Meteorologica juni 2007

JAARGANG 16 - NR. 2 - JUNI 2007

METEOROLOGICA

Thermometerhutten kritisch getest

Eerste resultaten van de MetOp satelliet

Is ďŹ jn stof een bedreiging voor de gezondheid?

De Utrechtse Dom en de storm van 1674

UITGAVE VAN DE NEDERLANDSE VERENIGING VAN BEROEPSMETEOROLOGEN

WindMaster

WindMaster Pro (volledig RVS)

Wittich & Visser presenteert de geheel vernieuwde WindMaster serie, de 3D ultrasone windmeters van marktleider Gill Instruments. Met een 3D ultrasone anemometer wordt niet alleen de horizontale wind, maar ook de verticale luchtbewegingen (valwinden) goed gemeten.

De WindMaster serie is daarmee ideaal om het turbulente windveld rond grote gebouwen, bruggen, tunnels, windturbines of onder andere complexe situaties te monitoren voor windsnelheden tot 65 m/s.

Nieuw: • geschikt voor turbulentie- en eddycorrelatiestudies • verbeterde resolutie van de verticale windsnelheidsmeting • verhoogde meetnauwkeurigheid van de temperatuur • WindMaster Pro nu geheel in RVS uitgevoerd en geschikt voor windsnelheden tot 65 m/s • geheel vernieuwde elektronica en software • sterk verlaagde prijzen

WindMaster serie

het juiste instrument voor in het turbulente windveld

Kijk op www.wittich.nl voor meer informatie ingenieursbureau wittich

& visser

wetenschappelijke en meteorologische instrumenten postbus 1111

tel: 070 3070706

info@wittich.nl

2280 cc rijswijk

fax: 070 3070938

www.wittich.nl

maatwerk in meten

geheel vernieuwde 3D ultrasone anemometers

JAARGANG 16 -

NR.2

-

JUNI

ARTIKELEN

2007

4

RUBRIEKEN

4 De zomerstorm van 1674

Gerard van der Schrier en Rob Groenland

9 METOP SATELLIET: EEN NIEUW WAARNEEMSYSTEEM VOOR DE METEOROLOGIE

Paul de Valk, Hans Roozekrans, Ad Stoffelen, Olaf Tuinder en Anton Verhoef

Promoties Korte berichten Boekrecensie Nieuwe producten Opmerkelijke publicaties NVBM Mededelingen

COLUMNS TOEN

DE ATMOSFEER NOG

13 32 33 35 36 37 19

PLAT WAS

14 INZICHT IN OPKOMENDE Hylke de Vries

Huug van den Dool HANGMETEOROLOGEN Henk de Bruin

21 VERGELIJKING VAN

ADVERTENTIES

DEPRESSIES

THERMOMETERHUTTEN

Theo Brandsma

26

BBOS-SYMPOSIUM VOORJAAR 2007 Martijn Schaap, Ingeborg Kooter, Jan Matthijsen, Rene van Grieken en Jaap Hanekamp

14

38

Wittich en Visser CaTeC Bakker & Co Ekopower Telvent Almos

2 6 12 18 34

Colofon

39

26

30 MEER EVENWICHT IN HET WERK

VAN HET IPCC? Henk Tennekes

VAN

OMSLAG

►Grote foto. Thermometerhutten opgesteld voor het vergelijkingsexperiment op het KNMI-terrrein in De Bilt: (a) voor de periode 19891991. Vanwege een herindeling van het meetterrein is de set-up in november/december 1991 in zijn geheel 50 m naar het zuidoosten verplaatst. (zie bladzijde 21). ►Foto links onder. Totale ozon kolom boven Europa op 2 april 2007.

De kolommen zijn berekend uit de som van de verticale ozonprofielen berekend uit de GOME-2 data afkomstig van de MetOp satelliet. Het gebied met de dikke ozonlaag voor de kust van Portugal hing samen met een lagedrukgebied. (zie bladzijde 9). ►Foto midden onder. De Brusselse lucht is schadelijk voor de gezondheid. Na de Oost-Europese hoofdsteden en Athene heeft Brussel de bedenkelijke eer de meest vervuilde hoofdstad van Europa te zijn; fijn stof is een van de boosdoeners. In het voorjaars symposium van de Buys

Ballot Onderzoekschool werd het probleem van fijn stof van alle kanten belicht (zie bladzijde 26). ►Foto rechtsonder. Gezicht op de Domkerk in Utrecht circa 1829 door Jan Hendrik Verheyen (1778-1846), collectie Centraal Museum Utrecht.

Tijdens de hevige storm van 1 augustus 1674 stortte het middenschip gedeeltelijk in. De vraag is of tijdens deze storm tornado’s werden gegenereerd (zie bladzijde 4).

DE HOOFDREDACTEUR

De problematiek van “fijn stof” staat nogal in de belangstelling: volgens een landelijk dagblad blijkt uit onderzoek dat door een teveel aan fijn stof in de jeugdjaren jongetjes meer met poppen willen spelen dan met autootjes. Merkwaardig dat daar in de smog episodes in London in het begin van de 20e eeuw nooit over gerapporteerd is. Op het BBOS symposium van dit voorjaar in Wageningen gingen de sprekers op wat serieuzere zaken in en een weerslag daarvan vindt u in dit nummer. Dat de Domtoren in Utrecht los staat van de rest van de kerk weet iedereen, maar hoe dat zo gekomen is leggen Gerard van der Schrier en Rob Groenland uit. Paul de Valk en zijn collega’s kijken meer naar het heden en de nabije toekomst met hun overzicht over de mogelijkheden van de MetOp satelliet. Ook over meettechnieken, maar dan meer bij het aardoppervlak, gaat het artikel van Theo Brandsma die de vertrouwde Stevenson hut en moderne varianten daarvan eens aan een soort APK test onderwierp. De

verschillen kunnen soms verrassend zijn. Hylke de Vries promoveerde onlangs op een theoretisch onderzoek naar de ontwikkeling van depressies, in dit nummer presenteert hij een deel van zijn onderzoeksresultaten.

Henk Tennekes laat, in de serie over “klimaatonderzoek, en hoe gaan we daar mee om?” zijn licht schijnen over de spagaat waarin klimaatonderzoekers terecht komen die politieke uitspraken willen formuleren. Henk geeft aan hoe dat beter kan. Verder in dit nummer gaat Henk de Bruin in op een naderend FPU-gerelateerd probleem en toont Huug van den Dool aan dat een tweedimensionale benadering van de atmosfeer nog zo gek niet is. Ook in dit nummer weer de nodige rubrieken met nieuws over promoties, boeken en producten.

Aarnout van Delden, ten slotte, zoekt de redenen achter de uitzonderlijk warme aprilmaand. Dat lijkt nog niet zo eenvoudig. Kortom veel antwoorden maar ook veel vragen in dit juninummer. Veel leesplezier.

Leo Kroon

METEOROLOGICA 2 - 2007

3

De zomerstorm van 1674 GERARD VAN DER SCHRIER EN ROB GROENLAND (KNMI) Woensdag 1 augustus 1674. Een warme en benauwde dag die, zoals vaker in Nederland, zal eindigen in een knetterend onweer. Anders is dat de meteorologische condities van deze dag zo zijn dat de onweerscomplexen die zich ontwikkelen uitzonderlijk sterk zijn. Zo sterk dat er met het passeren van het front zeer zware windstoten optreden en dat er daarnaast mogelijk één of meerdere tornado’s tot ontwikkeling komen. Met verwoestende gevolgen. In dit artikel wordt de huidige kennis over deze dag nog eens op een rijtje gezet.

Het Schrickelik Tempeest Op woensdag 1 augustus trekt een koufront over de lage landen die de drukkende hitte van die dag verdringt door koel zomerweer. De onweerscomplexen die hiermee gepaard gaan zijn echter bijzonder actief. De wind wakkert sterk aan en samen met sterke rukwinden geeft dat aanleiding tot aanzienlijke schade op

anders aen beschadigt was. Verscheyde Molens waeyden om. (...) Te Brussel vielen soo groote Hagelstenen als Knickers, en wierden de Boomen niet alleen uyt de Aerde gegoyt, maar ook veel gevels omgeworpen. Te Antwerpen wiert de Brugh, die over de Schelde lagh, door den stercken Wint mede stuck gesmeten, en de Schepen hier en daer gedreven. Te Hamburgh en omtrent d’Elve gevoelde men dit onweder oock. Te Straetsburgh vielen Hagelstenen als Kinder hoofden.

De onweersbuien trekken een spoor van vernieling door Noord-Holland, zonder aan kracht in te boeten; tot op Texel ontstaat schade.

Figuur 1. De hoge naaldspits van de Jacobitoren en de uitgebouwde carillontoren storten neer. (Getekend door Th. Haakma Wagenaar, in opdracht van Restauratiecommissie ‘Vijf Middeleeuwse Kerken’, Utrecht.)

grote schaal in Europa, van Noord-Frankrijk (Fontainebleau), België en Nederland tot aan Noord-Duitsland (Hamburg). De schade in Nederland is overweldigend en de storm werd destijds bekend als het Schrickelik Tempeest. De Hollantsche Mercurius van augustus 1674 meldt: Op den eersten deser ‘s avonts omtrent 8 uren by na door geheel Hollandt een gruwelijck onweder, met Donder, Blixem, Wint, regen en hagel vermengt.

Te Amsterdam geschiede daer van groote schade, dewijl den krachtigen Wint de meeste boomen omsloegh, veel Schepen van voor de Palen wegh dreef, daer van 9 soncken, en verscheydehuysen van gevels ontbloote. Men vont naeulijcks een Huys, dat niet aan Pannen, Glasen of ergens 4

METEOROLOGICA 2 - 2007

Ook in het midden van het land is er sprake van enorme verwoestingen. Vooral de stad Utrecht en de omringende dorpen krijgen het zwaar te verduren. De ‘Oprechte Haerlemse Saterdagse Courant’ van 4 augustus 1674 meldt de vernieling van de toren van Vleuten.

De ranke, trotse torenspits op de kerktoren blijkt niet bestand tegen de extreme kracht van de wind en stort in. De schade wordt later hersteld met de bouw van de huidige, plompere, torenspits. De Vleutense toren is niet de enige die sneuvelt, de kerktorens van Jutphaas, Bunnik, Houten en IJsselstein worden ook verwoest. Er zijn talloze meldingen met gehele of gedeeltelijke verwoesting van kerktorens.

De stad Utrecht wordt het zwaarst getroffen. Tussen zeven uur en half acht ‘s avonds is de storm op zijn hevigst. Onder de ravage die de storm in de stad aanricht is de ingestorte herberg buiten de Wittevrouwenstraat.

Van de molens op de stadswallen staan er nog twee overeind.

De meeste bomen op het Janskerkhof, langs de Geertekerk, langs de Vecht en op het Vreeburg worden uit de grond gerukt

of vernield. De hoge spits op de toren van de St. Jacobskerk, nu Jacobikerk, wordt ook verwoest tijdens deze storm en is toen vervangen door een gewoon dak (figuur 1). De St Nicolaaskerk, nu Nicolaïkerk, heeft twee torens, waarvan één tijdens de storm zijn spits verliest, die later vervangen is door een plat dak.

De St. Mariakerk op de Mariaplaats (nu verdwenen) lijdt ook aanmerkelijke schade door de storm. Ook de torens van de Buurkerk, de Pieterskerk en de Agnietenkerk moeten het ontgelden. De Domkerk heeft wellicht het meest te lijden gehad onder de storm. Hoewel de kerk meerdere malen door storm schade opliep, stort deze keer het middenschip van de kerk, tussen de toren en het kruiswerk, in (figuur 2). Het middenschip van de kerk was kwetsbaar omdat het onvoldoende van steunberen voorzien was. Figuur 3 geeft een indruk van de skyline van Utrecht rond 1674, en maakt duidelijk dat de storm vrij spel had in het open landschap.

Figuur 2. Gezicht op de ruïne van het schip van de Domkerk te Utrecht uit het oosten: het schip, met op de achtergrond de westgevel, en de Domtoren. (H. Saftleven, met toestemming van het Utrechts Gemeentearchief)

Beschrijving van meteorologische aspecten Van de precieze omstandigheden tijdens en na de storm is vrij veel bekend dankzij het rijmdicht van Gerrit Jansz. Kooch, schipper en koopman (1597/98-1683).

Kooch heeft in de 139 coupletten1 een beeld geschetst van de schade in Nederland. Ook heeft hij wat informatie verzameld over schade in het huidige Vlaanderen. Zijn bronnen zijn onder andere officiële publicaties over de storm, maar hij schrijft ook mensen aan en gebruikt zijn netwerk van kennissen en familie om schaderapporten te verzamelen. Ook vraagt hij timmerlui en dakdekkers naar de omvang van de schade en gaat hij zelf op onderzoek uit om ter plekke getuigenissen van mensen, genoemd met naam en toenaam, op te tekenen. Het rijmdicht begint met het beschrijven van schade in Vlaanderen en volgt het front van de storm in noordelijke richting.

Ook de tekeningen van de landschapschilder Herman Saftleven (1609-1685), die in opdracht van het Utrechtse stadsbestuur de schade in de stad heeft opgetekend, zijn erg gedetailleerd. Op basis van deze en andere bronnen leren we dat er in de omgeving van Utrecht en in die van Amsterdam sprake moet zijn geweest van tornado’s.

Dat de zomerstorm van 1674 niet een ‘gewone’ -weliswaar extreem sterkedepressie was zoals die wel in de herfst of het winterseizoen voorkomen, blijkt al uit Kooch’s verslag van de schade in Amsterdam.

rukwinden te maken hebben, weten we ook uit Kooch’s verslag. Niet zonder humor schrijft hij over een boer op zijn hooiland: en noch een klucht dat was heel mooij een huysman op lant bij sijn hooy dat daer op hoopen was gedragen wiert opgenomen eer hij ‘t dacht geworpen in een droogen gracht soo lang als duerden deese vlagen

derop teruggevonden. De wind is zelfs in staat daken van huizen te rukken! Over een Hilversumse wever schrijft Kooch: het onweer quam soo schielijck aen ‘k heb het van mijn botter boer verstaen wins lant was daer omtrent geleegen dat ‘t huys hem woey los over ‘t hooft bleef op ‘t getou van dack berooft daer sitten in dien harden reegen

Het illustreert ook de verwondering over de gevolgen van de storm op de omgeving. In de twee volgende coupletten staat:

Dit couplet is indicatief voor de enorme schade waardoor Hilversum getroffen wordt: naast de meer dan 30 vernielde huizen vallen er meerdere dodelijke slachtoffers.

terwijl de wint het hooy ter vlucht als pluymen dreef tot in de lucht doen d’huysman weer quam tot bedaren die was bedwelmt in sijn verstant hij kende niet sijn aeijgen lant om datter geen hooy hoopen waren

Er zijn meerdere meldingen uit het waterrijke Noord-Holland van boten die de storm niet overleven. Een voorbeeld uit de buurt van Ilpendam, waarbij eerst de twee opvarenden uit de boot waaien en vervolgens

hij dacht dit schijnt hier wel een spook ben ick in slaap of droom ick oock ‘t en is hier niet als van te vooren men sie hier geen hooy op het lant daer staen geen boomen op de kant en ginder mis ick oock een tooren

de schuijt die vlooch soo het wel scheen over verscheijde ackers heen daer hem de donder seer most drucken want toen het onweer was gedaen dat men weer naer de schuijt sou gaen toen vont men hem in duijsent stucken.

De allesvernietigende kracht van de rukwinden wordt geïllustreerd door het karakter van de schade: ingestorte kerken, omgewaaide koren- en zaagmolens, omgewaaide gevels en stukken lood, gebruikt als dakbedekking en sommige 150 kilo zwaar, worden afgerukt en ver-

Naast de onwaarschijnlijk sterke rukwinden en de plaatselijk extreem sterke liftkracht van deze storm zijn er nog andere interessante aspecten van het schrickelik tempeest; stortregens en hagelstenen.

Kooch meldt ‘den regen was ook over groot - glijck of het haest met emmers

dees wint quam hier soo metter vlucht gelijck een blicksem uyt de lucht ‘s avons wat voor de klock van acht uren met sulck een gruwelijck tempeest geen huijs waer ongeschent geweest hadt het maer een uur blijven dueren in een quartier een korten tijt was meenich huijs sijn schoorsteen quijt en andre die noch bleeven staende al scheen hun dat soo wel geluckt daer sijn de kappen afgeruckt en maekten soo de daecken gaende De storm komt dus plotseling opzetten en gaat ook weer snel liggen. Kooch schrijft dat de grootste schade in een cort half uur geschiet. Ook een bron die bericht over de schade in Utrecht schrijft dat in de tijt van een kleyn half uur de gansche Stadt als tot een puyn-hoop geraakt is.

Dat we hier met onwaarschijnlijk sterke

Figuur 3. Profiel van de stad Utrecht uit het westen gezien: het gedeelte met de Pieterskerk, de Buurkerk en de Domkerk en op de voorgrond de Kruisvaart. (Schijnt bijgewerkt te zijn na de 1674 tornado). (H. Saftleven, met toestemming van het Utrechts Gemeentearchief) METEOROLOGICA 2 - 2007

5

6

METEOROLOGICA 2 - 2007

en 6), is dat de huizen rondom het Domplein, zichtbaar op de achtergrond van de tekening, nog intact lijken te zijn. Zelfs de gevel is intact en de pinakels op de gevel lijken onbeschadigd. Ook zien we op de schetsen een boom staan die blijkbaar de storm overleefd heeft. Kooch merkt ook enkele van deze wonderlijke gevallen op. In de beschrijving van de schade aan de schepen in de zeehaven van Amsterdam schrijft hij: dien fellen wint soo onverwacht brack al hun tou door sijn kracht en maekten soo de scheepen gaende maer ‘t scheen een wonderlijck geval drie leege vaeten op de wal die bleeven onbeweechlijck staende Figuur 4. Plaatsen waar schade gemeld is op 1 augustus 1674. De meest extreme schade, zoals ingestorte kerken (Hellouw, Asperen, Utrecht, Hippolytushoef, Den Ilp, Hoogwoude, Zandvliet) of op grote schaal verwoeste huizen (Turnhout, Zandvliet, Hilversum en Landsmeer), is gemeld in de zwart gekleurde plaatsen. Een voorzichtige reconstructie van de positie van het front is ingetekend.

goot - soo quam het langs de straten stroomen’. Meldingen van grote hagelstenen komen uit noord-Frankrijk, België en Nederland. Kooch beschrijft een voorval uit Zeist: Want vielen sulke steenen groot en sij geheel van dack ontbloot en konde niewers onders schuylen en door de hagelsteenen swaer soo was hun lichaem hier en daer oock hooft en handen vol van buylen.

Er zijn hagelstenen ‘van 1, 2, 3 en eenigen van 7 pont swaer’.

Een ander aspect van de storm is dat in het westelijk deel van Noord-Holland, niet ver van het spoor met de grootste schade (figuur 4), er blijkbaar niets aan de hand is geweest: ‘t was wonder hier soo dicht bij dat Haerlem bleef daer af vrij met al de boomen en de tuijnen tot Alleckmaer en daar ontrent was oock noch boom noch huijs geschent en dat soo verder naar Huijsduijne.

Ook Schagen lijkt geen schade te hebben geleden van de storm.

Op kleinere ruimteschalen is dat contrast in schade ook opgemerkt. Wat opvalt aan de tekeningen van Saftleven (figuren 5

Reconstructie van de meteorologische situatie De observaties maken het aannemelijk dat op 1 augustus 1674 een aantal uitzonderlijk zware onweersbuien over ons land trok, waarbij minstens twee van deze buien gepaard gingen met een tornado. De argumenten hiervoor worden hier op een rijtje gezet.

Het zomerseizoen is hét seizoen bij uitstek waarbij hozen of tornado’s tot ontwikkeling komen. Natuurlijk zal maar een deel van de schade die deze avond veroorzaakt is tengevolge van een tornado zijn geweest; het passeren van een actief koufront gaat vaak gepaard met sterke rukwinden. Voor zover bekend is er geen bron die melding maakt van de karakteristieke slurf van een tornado wat het ultieme argument zou zijn dat het hier om een dergelijk fenomeen zou gaan. We kunnen alleen speculeren over de reden van het gebrek aan deze observatie. Wellicht dat de touch-down van de tornado erg kort is geweest. Een andere verklaring is dat de slurf verborgen was door een lage wolkenbasis, en door een donkere wolk aan het zicht onttrokken was.

De positie van dit front op de namiddag en avond van deze eerste augustus van 1674 is, met een slag om de arm, te reconstrueren. Uit de bronnen blijkt dat het schadespoor, en daarmee het front, zich voortbewoog in noordelijke richting. Figuur 4 geeft de plaatsen in Nederland en België waar schade is gemeld op deze eerste augustus. De plaatsen waar de schade extreem was zijn weergegeven met zwarte cirkels. De ad hoc kwalificatie die hiervoor gebruikt is, is dat er op grote schaal schade aan huizen is aangericht (Zandvliet, Hilver-

sum en Landsmeer) of dat er sprake moet zijn geweest van volledig ingestorte kerken (Asperen, Hellouw, Utrecht, Den Ilp, Hoogwoude en Hippolytushoef). Uit deze figuur blijkt dat er waarschijnlijk twee tornado’s geweest zijn: het pad van de ene liep ruwweg van Zandvliet, net ten noordwesten van Antwerpen, via Gouda over Amsterdam naar de kop van Noord-Holland. Het pad van de andere liep ruwweg van Turnhout over de Tielerwaard naar Utrecht en Hilversum.

Deze tornado’s zullen niet over hun hele pad het aardoppervlak geraakt hebben.

De trekrichting van deze tornado’s is van ZZW naar NNO, de meest voorkomende trekrichting van de krachtigste categorie hozen en tornado’s in de moderne klimatologie.

Kooch meldt dat tussen zes en zeven ‘s avonds de storm huishoudt in Antwerpen. Andere publicaties geven aan dat de storm in Utrecht woedt tussen zeven en half acht. Kooch vermeldde al dat het onweer iets voor achten losbarst in Amsterdam en van de Hollantsche Mercurius weten we dat ‘omtrent 8 uren by na door geheel Hollandt een gruwelijck onweder’ losbarst, en tussen acht en negen wordt een vreselijke donderbui in Koog a/d Zaan gemeld. Deze verslagen zijn consistent met een treksnelheid Utrechtenaar of Utrechter?

Het instorten van het middenschip van de Domkerk heeft ook in de taal haar sporen nagelaten. De ruïnes van de ingestorte kerk werden pas decennia later opgeruimd en in die periode boden de ruïnes een vrijplaats voor de Utrechtse homoseksuelen. De betekenis van het woord ‘Utrechtenaar’ als synoniem voor ‘homoseksueel’ is ontstaan door de homoseksuelenaffaire uit 1730. De koster van de Domkerk beklaagde zich dat veel homoseksuelen in de ruïnes van de Domkerk elkaar in het geniep ontmoetten, en een ware volkswoede ontstond daarop. Een heksenjacht was het gevolg, en alleen al in Utrecht werden 18 mannen opgehangen wegens sodomie. De rest van Nederland volgde snel in deze heksenjacht waar mannen die dit ‘Utrechts gedrag’ vertoonden een zelfde lot beschoren waren. Twee eeuwen na de affaire was het woord ‘Utrechtenaar’ nog steeds niet helemaal af van haar dubbele betekenis, en het gemeentebestuur probeerde dan ook in de jaren 30 van de 20ste eeuw het woord ‘Utrechter’ in te burgeren als benaming voor de bewoners van Utrecht.

METEOROLOGICA 2 - 2007

7

sen hagelstenen. Hevige regen en hagelstenen duiden op het bestaan van een supercell waarin extreme verticale luchtbewegingen de groei van hagelstenen stimuleren.

Hoe sterker de supercell, des te groter de hagelstenen. Een supercell ontstaat als deel van de boogecho- structuur. Verder duidt de plaatselijkheid van de schade op een sterk gelokaliseerd fenomeen als een tornado. De extreme liftkracht die meerdere getuigen versteld deed staan is een andere karakteristieke eigenschap van een tornado.

reerd is voordat Saftleven aan de schetsen begon. Verder meldt het verslag van Kooch dat (in Amsterdam) omgewaaide bomen met stutten en schoren weer recht gezet worden, in de hoop dat ze verder groeien; wat een rechtopstaande boom op het Domplein kan verklaren.

Een bron uit Medemblik meldt ten slotte: 1674. Den 1. Augustus in den avontstont zag men uitter Zee opkomen, een sware donkere lugt, verzelt met vinnige blixem stralen, door malkander kuis-lings, en sware donderslagen, de 4. winden waayden gelyk uit alle hoeken: zynde een zoorte van een Orcaan (gelyk zy veel in Oost en West-Indien hebben) de meeste menschen, zulk een onweder omgewoon zynde, kermden en riepen het schynt dat den jongsten dag voor handen is. Storten vierige gebeden uit, kreten en kermde, zagen niet anders als een ontydige dood voor handen.

De interpretatie van de tornado’s als deel van Figuur 5. Gezicht op de ruïne van het schip van de Domkerk te het boogecho fenomeen Interessant aan deze verklaring is dat de Utrecht uit het zuiden: de, volgens de beschrijving, door het stormgeeft aan dat naast de tor- trekrichting vanaf de Zuiderzee van ZO geweld ondersteboven gedraaide vierde pijler aan de zuidkant van nado over het hele gust- naar NW zou zijn. Waarschijnlijk heeft de middenbeuk van het schip, met op de achtergrond de voorgevels front sterke valwinden de getuige hier de trekrichting van de van de huizen aan de noordzijde van het Domplein. (H. Saftleven, voorkomen. De sterke onderste wolkenlaag geobserveerd en met toestemming van het Utrechts Gemeentearchief) rukwinden die hiermee deze gelijk gesteld aan de trekrichting van het front van circa 70 km/h; een geassocieerd zijn vorsnelheid karakteristiek voor dit feno- men een breed schademeen in Nederland. De tijdsduiding van spoor, waarbinnen het deze bronnen is alleen consistent als het smallere schadespoor deel van het front dat zich over Utrecht van de tornado zich bewoog versneld was ten opzichte van bevindt. De reconstruchet deel dat over Zuid- en Noord-Hol- tie van het schadespoor land trok. De vervorming van het front (figuur 4) lijkt consigeeft de karakteristieke boog structuur stent hiermee. Vanuit de van het front. De snelheden van dit ver- theorie weten we dat snelde deel van het front kunnen oplopen direct naast de tornado tot 80-85 km/h. Deze mesoschaal struc- geen sprake is van valtuur wordt ‘boogecho’ genoemd, naar de winden, wat het extreboogvorm van de echo op het radarbeeld. me contrast tussen de De hoge snelheid duidt ook op een forse schade van de Domkerk verticale snelheidsschering; een noodza- en de onbeschadigde kelijke voorwaarde voor sterke ontwik- huizen en bomen aan keling van een boogecho. het Domplein kan verklaren. Ook de opmerTen westen van de boogecho is een king van Kooch dat lege gebied waarbij de passage van het front vaten in de Amsterdamgepaard gaat met minder sterke ruk- se haven niet verroerd winden. Dit resulteert in een strook met zijn, terwijl de schepen beduidend minder schade, en is consi- losgeslagen worden van stent met de bronnen die verbaasd staan de kademuur, lijkt in dit over de afwezigheid van schade in het beeld te passen. Aan de meest westelijke deel van Noord-Hol- andere kant, de tekeninland. gen van Saftleven zijn Figuur 6. Gezicht op de ruïne van het schip van de Domkerk te Een ander argument waarom het schric- ongeveer een jaar na Utrecht uit het zuiden: de laatste scheiboog aan de noordzijde van kelik tempeest een boogecho systeem de stormramp gemaakt, de middenbeuk, boogrestanten van de noorderzijbeuk en op de was waarop een tornado tot ontwikke- waardoor het mogelijk achtergrond gedeelten van de voorgevels van de huizen aan de ling gekomen is, zijn de observaties van zou zijn dat de schade noordzijde van het Domplein. (H. Saftleven, met toestemming van hevige regen en uit de kluiten gewas- aan de huizen gerepa- het Utrechts Gemeentearchief) 8

METEOROLOGICA 2 - 2007

van de bui; een (ook nu nog) gebruikelijke aanname voor de gemiddelde leek.

De trekrichting van de onderste wolkenlaag en die van de buien hoeft niet gelijk te zijn, en duidt in dit geval op een forse richtingsschering.

Als we de balans opmaken, dan kunnen we zeggen dat op 1 augustus 1674 een zeer actieve buienlijn over ons land trok. Tijdens de passage van het front trad een opvallende mesoschaalstructuur op, de zogenaamde boogecho. Het is waarschijnlijk dat op deze boogecho zich twee tornado’s ontwikkelden die ruwweg in de richting ZZW-NNO over west en midden Nederland trokken. Het

extreme weer van deze dag heeft talloze slachtoffers geëist, grote verwoestingen in dorpen en stadsdelen veroorzaakt en het maatschappelijke leven anno 1674 sterk ontwricht. De totale ontreddering van de mensen tijdens en na de passage van het front is tekenend voor de chaos waarin het land gestort werd. Tegelijkertijd werpt deze gebeurtenis zijn schaduw vooruit; een herhaling van een dergelijke frontpassage over de huidige randstad zal ronduit desastreus zijn voor de Nederlandse samenleving.

Literatuur J. Buisman, 2000: Duizend jaar weer, wind en water in de lage landen. IV (1575-1675), (A.F.V. van Engelen, ed. KNMI), Uitgeverij Van Wijnen, Franeker.

J. F. den Tonkelaar, 1980: Het middenschip van de Dom vernietigd door een tornado? De stormramp van 1 augustus 1674 meteorologisch verklaard, jaarboek Oud-Utrecht 1980: 95-109.

Rijmdicht Gerrit Jansz. Kooch (1674), Archief Familie Alberdingk Thijm, arch. nr. 520, inv. nr. 120. Gemeentearchief Amsterdam DVD `de geschiedenis van Vleuten‘, Historische vereniging Vleuten-De Meern-Haarzuilens

1 Een transcriptie van het hele rijmdicht is te vinden op www.knmi.nl/~schrier.

MetOp satelliet: een nieuw waarneemsysteem voor de meteorologie PAUL DE VALK, HANS ROOZEKRANS, AD STOFFELEN, OLAF TUINDER EN ANTON VERHOEF (KNMI) Op 19 oktober 2006 om 16.28 uur GMT werd vanaf Baikonour in Kazachstan voor de eerste keer een polaire Europese meteorologische satelliet, genaamd MetOp-A, gelanceerd. De MetOp-A vormt de start van een uniek samenwerkingsverband tussen de Europese organisatie voor weersatellieten (EUMETSAT) en de Amerikaanse National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA). In dit artikel wordt een korte beschrijving van MetOp gegeven en de bijdrage van deze satelliet aan de meteorologische kennis en de luchtkwaliteitskennis.

Wat is MetOp? Het samenwerkingsverband tussen EUMETSAT en NOAA wordt het International Joint Polar-Orbiting Operational Satellite System (IJPS) genoemd. In het IJPS levert Europa de satelliet in de midochtend baan (10.30 uur lokale zonnetijd passeert de satelliet de evenaar). De VS draagt zorg voor twee satellieten, één in de vroege ochtend baan (9 uur) en één in de middag (13.30 uur). Dit IJPS garandeert een frequente passage van een satelliet in een polaire baan over elk deel van de aarde. De MetOp-A (figuur 1) is de eerste van een serie van drie satellieten, elk met een verwachte nominale leeftijd van ongeveer vijf jaar. De serie MetOp’s zal tot 2020 onder de naam EUMETSAT Polar System (EPS) een operationeel programma vormen. Na jaren dankbaar gratis gebruik te hebben gemaakt van het polaire satellietprogramma van NOAA, neemt Europa nu met het EPS-programma zijn verantwoordelijkheid om ook een bijdrage te leveren.

Polaire versus geostationaire satellietmetingen Doordat een polaire satelliet dichter bij het aardoppervlak vliegt (op ongeveer

800 km hoogte vergeleken met de geostationaire baan op 36.000 km hoogte) kan er veel nauwkeuriger gemeten worden. Dit levert een verbeterde ruimtelijke resolutie en preciezere metingen. Hierdoor kunnen profielen van onder andere vocht en temperatuur in de atmosfeer bepaald worden. Ook is het op polaire satellieten mogelijk om actieve sensoren te plaatsen. Actieve sensoren zenden een signaal uit en ontvangen het gereflecteerde signaal. Zo wordt op MetOp met behulp van radartechniek aan kleine golfjes de wind aan het zeeoppervlak gemeten (zie Meteorologica 15 no. 4, 2325). De afstand van een geostationaire satelliet tot het aardoppervlak is zo groot dat gereflecteerde straling van een actieve sensor te zwak is om goed gemeten te worden. Het is met name vanwege deze kwantitatieve mogelijkheden dat temperatuur-, wind-, en vochtgegevens van polaire satellieten positief bijdragen aan numerieke weersverwachtingen, en wel ongeveer evenveel als alle conventionele waarnemingen bij elkaar. Geostationaire satellieten dragen veel minder bij aan de numerieke weersverwachting.

In tegenstelling tot een geostationaire satelliet “ziet” een polaire satelliet de

beide polen. Daar er atmosferisch en klimatologisch gezien in de poolgebieden interessante processen plaatsvinden is het nuttig om die gebieden goed te observeren.

Een geostationaire satelliet maakt ruwweg elk kwartier een opname van hetzelfde deel van de aarde en de atmosfeer erboven. Hierdoor zijn geostationaire satellieten van groot belang voor “nowcasting”. Een polaire satelliet beweegt van zuidpool naar noordpool en vice versa in ongeveer anderhalf uur waarbij steeds aan verschillende delen van de atmosfeer wordt gemeten. In die tijd draait de aarde ongeveer over 25 lengtegraden naar het oosten ten opzichte van het satellietbaanvlak. De gemeten satellietbanen in de atmosfeer van polaire satellieten worden zo steeds naar het westen toe aangevuld. Zo zullen de huidige opgaande satellietbanen de neerwaartse banen van twaalf uur geleden overlappen en wordt effectief met één satelliet een twaalfuurlijkse bedekking verkregen. Het IJPS programma voorziet dus in principe met drie satellieten in een vieruurlijkse bedekking. Dat is aanzienlijk minder vaak dan met een geostatioMETEOROLOGICA 2 - 2007

9

naire satelliet. Processen van neerslag en wolken zijn hierdoor met polaire satellieten moeilijk te volgen.

Het uiteindelijke doel van dit gecombineerde systeem van polaire en geostationaire satellieten is om een stroom van waarnemingen te garanderen waarmee eindgebruikers de weers- en klimaatverwachtingen kunnen verbeteren.

Satellieten leveren gegevens in gebieden waar niet of nauwelijks andere typen waarnemingen beschikbaar zijn. De satellietproducten worden gebruikt om weersverwachtingen te controleren. Het positieve effect van satellietgegevens op de weersverwachtingsmodellen berekend op supercomputers is onomstreden.

Betere en meer gedetailleerde gegevens afkomstig van bijvoorbeeld MetOp zullen tot nog betere weersverwachtingen leiden op alle termijnen. Met MetOp begint de nieuwe generatie operationele meteorologische satellieten ook een significante bijdrage te leveren aan de metingen benodigd voor het bestuderen van de luchtkwaliteit.

De start van MetOp-A De lancering van MetOp-A vanaf het lanceerplatform in Baikonour in Kazachstan op 19 oktober 2006 was uiteindelijk succesvol na vijf eerdere afgebroken pogingen (de eerste op 17 juli 2006).

Na de scheiding van zijn lanceerder, het Soyoez/ST fregat van Starsem, werd MetOp-A in zijn baan gebracht op 830 km boven het aardoppervlak. Het zonnepaneel van Nederlands fabrikaat werd succesvol opengevouwen en de satelliet werd in de eerste dagen vanuit de ESA vestiging in Darmstadt (ESOC) bestuurd en gecontroleerd. De MetOp-A passeerde succesvol zijn initiële bestaansfase met verscheidene tests. Op 22 oktober werd de besturing en controle van de satelliet overgedragen aan EUMETSAT in Darmstadt. EUMETSAT zal de MetOp-A verder beheren.

Figuur 1. Een impressie van de MetOp satelliet (Bron: ESA).

10

METEOROLOGICA 2 - 2007

Alle satellieten gaan eerst een zogenaamde commissioning fase in welke doorgaans ongeveer zes maanden duurt.

In deze fase worden de instrumenten aan boord één voor één ingeschakeld. Daar waar vereist, worden antennes uitgevouwen. In deze fase vindt ook de uitgassing plaats. Gassen uit de aardse atmosfeer moeten de satellietinstrumenten verlaten. Dit gebeurt in een diffusieproces, met andere woorden de gassen blijven om de satelliet heen hangen. Gezien de lage temperatuur in de ruimte kunnen sommige gassen neerslaan op het instrumentarium. Dat kan vervelend zijn als bijvoorbeeld waterdamp neerslaat op een observatiespiegel of telescooplens. De satellieten hebben dan ook mogelijkheden om gevoelige delen te verwarmen om deze neerslag te voorkomen. Dat helpt slechts tijdelijk, de gassen blijven immers om de satelliet heen zweven, en kunnen later weer neerslaan op de vitale onderdelen.

Na deze fase worden de satellietinstrumenten getest en de eerste metingen verricht. De eerste metingen worden geïnterpreteerd en de ijking wordt daar waar nodig aangepast. Ook wordt gekeken of de geografische plaatsbepaling correct is, observeert het instrument inderdaad dat gebied wat gepland was. Dit is essentieel boven zee waar geen referentiepunt is.

De satelliet vliegt in circa 100 minuten meer dan 45.000 km, waarbij men zich moet realiseren dat het gravitatieveld van de aarde kleine verstoringen heeft die gevolgen hebben voor de satellietbaan en -houding. Een kleine fout in de plaatsbepaling kan dan ook snel gemaakt zijn.

Ook is de intentie dat een aantal instrumenten hetzelfde gebied tegelijkertijd waarneemt onder miniem verschillende kijkhoeken. Dit onderstreept de essentie van een goede uitlijning.

De commissioning fase van MetOp-A is in april 2007 zo goed als beëindigd.

Het was een erg succesvolle fase waarin door het MetOp-team bij EUMETSAT en elders in Europa hard en goed is gewerkt.

Al in een vroeg stadium kon EUMETSAT pre-operationele producten versturen naar zogenaamde testgebruikers. Het Europese weercentrum in Reading, het ECMWF, was blij verrast en onder de indruk dat al snel na lancering de eerste producten ontvangen konden worden.

EUMETSAT heeft een record gevestigd door al na enkele weken na de lancering de eerste testproducten te versturen.

Instrumenten op de MetOp satelliet.

Binnen het IJPS hebben NOAA en EUMETSAT afgesproken om instrumenten van elkaar op de polaire platformen te plaatsen. Dit geeft de mogelijkheid om instrumentaten die al langere tijd hun waarde hebben bewezen te continueren in de tijd, wat voor de operationele meteorologie maar ook voor klimaatonderzoekers erg belangrijk is.

De instrumentatie op de MetOp is geleverd door NOAA, CNES, en ESA. De instrumentatie is in vier groepen te verdelen. De eerste bevat al bewezen en betrouwbare instrumenten die ook al jaren operationeel hebben gevlogen op onder andere de bekende NOAA satellietserie waarvan op dit moment de nummers 17 en 18 operationeel zijn. De tweede groep bevat een tweetal instrumenten dat in de afgelopen jaren nut en betrouwbaarheid bewezen hebben in een nog experimentele setting (onder andere. aan boord van de ERS-satellieten). De derde groep bevat een aantal nieuwe instrumenten waar veel van verwacht wordt. De vierde groep bevat instrumenten die niet een direct meteorologisch relevante rol hebben.

De eerste groep (grotendeels van Amerikaanse makelij) bevat: AVHRR: De Advanced Very High Resolution Radiometer. Dit instrument is geleverd door NOAA een heeft een imposante historie die ver terug gaat in de vorige eeuw. Het observeert de aarde in zes spectrale kanalen van zichtbaar licht tot in het thermisch infrarood. Producten zijn: wolkenbedekking, ijs, sneeuw- en vegetatiebedekking en zeeoppervlaktetemperatuur.

HIRS: High resolution Infrared Radiation Sounder. Deze atmosferische sounder observeert temperatuur- en vochtprofielen, oppervlaktetemperatuur, wolkenparameters, en de totale ozonkolom. Het meet in negentien infrarood kanalen en een zichtbaar licht kanaal.

AMSU-A: Advanced Microwave Sounding Unit. Deze microgolf sounder kan temperatuurprofielen observeren in bewolkte en onbewolkte situaties. Het meet in vijftien kanalen tussen 23 tot 90 GHz. A-DCS: Advanced Data Collection System. Een ontvanger die signalen van automatische waarneemplatforms ontvangt en doorstuurt. Deze platforms kun-

IASI is van 3.62 tot 15.5 mm in 8000 kanalen. Mede door deze hoge resolutie in het spectrale bereik verwacht men een hogere verticale resolutie van de profielen. Maar door de hoge spectrale resolutie is de datastroom die IASI produceert gigantisch. IASI meet over een strook aan het aardoppervlak van 2112 km breed en heeft een ruimtelijke resolutie van 12-20 km.

GRAS: Global Navigation Satellite System Receiver for Atmospheric Sounding. Het populaire GPS-signaal heeft een kleine afwijking als gevolg van temperatuur- en vochteffecten in de atmosfeer.

Juist deze informatie wordt hier gebruikt om vocht- en temperatuurprofielen af te leiden met hoge verticale resolutie voor meteorologische toepassingen.

Figuur 3. Totale ozon kolom boven Europa op 2 april 2007. De kolommen zijn berekend uit de som van de verticale ozonprofielen berekend uit de GOME-2 data. Het gebied met de dikke ozonlaag voor de kust van Portugal hing samen met een lagedrukgebied.

nen op een vaste locatie staan maar ook ergens drijven op zee.

SBUV: Solar Backscatter Ultra-Violet Spectral Radiometer. Deze spectrometer meet de gereflecteerde UV straling.

De tweede groep (van Europese makelij en met een belangrijke Nederlandse en KNMI-inbreng) bevat: ASCAT: Advanced Scatterometer. Dit is een gepulseerde radar in de C-band opererend op 5.2455 GHz en een vervolg op de Europese ESA ERS scatterometers waarvan de gegevens sinds 1991 routinematig gebruikt worden. Uit het gereflecteerde signaal aan het zeeoppervlak kan de oppervlaktewind afgeleid worden. De oppervlaktewind veroorzaakt namelijk kleine golfjes op het zeeoppervlak die juist goed zichtbaar zijn door de gekozen radargolflengte van 5 cm. ASCAT meet in twee 550 km brede stroken aan weerszijden van de satelliet en produceert gegevens met een ruimtelijke resolutie van 25 km (zie figuur 2, achterzijde). Een bevroren zee kan ook prima door ASCAT waargenomen worden, met name ijsdikte en –bedekking. Boven land kan uit het gereflecteerde signaal informatie over bodemvocht en biomassa worden afgeleid, maar ook over dooiprocessen en sneeuwbedekking. Het KNMI speelt een zeer prominente rol in het verwerken van het ontvangen signaal tot een windproduct dat inmiddels door de internationale meteorologische gemeenschap veel gebruikt en zeer gewaardeerd wordt.

ASCAT windgegevens zijn routinematig

beschikbaar vanaf het KNMI sinds 28 maart en zijn daarmee het eerste geofysische MetOp-A product.

GOME-2: Global Ozone Monitoring Experiment. Deze spectrometer observeert de door de aarde en atmosfeer gereflecteerde straling in het UV- en zichtbaarlicht-deel van het spectrum in een scan dwars op de vliegrichting tot 55 graden aan beide kanten vanuit het nadirpunt (dat is recht onder de satelliet).

Deze informatie wordt gebruikt voor het bepalen van ozonprofielen, totale ozon- en stikstof-dioxide-kolommen, en aerosolen (zie figuur 3 en ook voorzijde).

Het spectrale bereik is van 240 tot 790 nm met een resolutie van 0.2 tot 0.4 nm.

Het KNMI heeft een belangrijke rol in het leveren van de GOME-eindproducten naar de eindgebruikers.

De derde groep (ook van Europese makelij) bevat: MHS: Microwave Humidity Sounder: MHS is een instrument dat zichzelf ijkt.

Het scant loodrecht op de vliegrichting in vijf spectrale kanalen die variĂŤren van 89 tot 190 GHz. De MHS bepaalt hiermee waterdampprofielen. De MHS is het eerste Europese instrument dat ook op een NOAA-satelliet (NOAA-18) vliegt.

IASI: Infrared Atmospheric Sounding Interferometer. Een infrarood Michelson Interferometer geschikt voor de detectie van temperatuurprofielen, vochtprofielen en de meting van ozon en andere sporengassen. Het spectraal bereik van

De vierde groep bevat: SAR: Search en Rescue. Een ontvanger voor noodsignalen van welke vorm ook.

SEM:Space Environment Monitor. Een spectrometer om geladen deeltjes te observeren in de stralingsbanden rond de aarde, onder andere afkomstig van de zon.

Al deze instrumenten zijn gemonteerd op een 4.1 ton zware satelliet met de afmetingen van 17.6 bij 6.6 bij 5.2 meter.

Daarnaast is er natuurlijk ook nog ruimte voor antennes om de gegevensstroom naar de aarde te garanderen. MetOp is hiermee na Envisat de tweede Europese satelliet qua volume en gewicht.

Het grondsegment Naast de satelliet is er ook een omvangrijk grondsegment nodig. De gegevens moeten op de aarde ontvangen worden door beweegbare antennes die de satelliet kunnen volgen bij passage. Er wordt hier veelal van bestaande grondstations gebruik gemaakt, welke vaak dicht tegen de poolcirkel aan liggen om zo veel mogelijk zichtbare satellietpassages te garanderen. De gegevens worden dan via EUMETSAT naar de diverse productiecentra gestuurd voor verdere verwerking.

Het is de bedoeling om binnen twee uur en een kwartier na waarneming de mondiale meteorologische producten aan de eindgebruiker beschikbaar te stellen. Tevens worden door het gezamenlijke gebruik van Noord-Atlantische ontvangststations regionale producten afgeleverd binnen 30 minuten na meting. Dit maakt dat de satellietgegevens nu ook op de korte voorspeltermijn ingezet kunnen worden.

Zeker gezien de enorme datavolumes die METEOROLOGICA 2 - 2007

11

Uw partner in Meteo en Klimaat!

Handels- en Ingenieursbureau Bakker & Co levert een scala aan meetoplossingen en meetinstrumenten op het gebied van meteorologie en klimatologie. Van instrumenten, sensoren tot complete weerstations inclusief data acquisitie en software voor toepassingen in de industrie, offshore en gebouwautomatisering.

Meteorologische sensoren ��Windrichting / windsnelheid ��Temperatuur ��Luchtvochtigheid ��Atmosferische druk ��Zon intensiteit ��Neerslag

Handels- en Ingenieursbureau Bakker & Co., Industrieterrein “de Geer”, Gildenweg 3 Postbus 1235, 3330 CE Zwijndrecht.

Tel. 078-610 16 66, Fax. 078-610 04 62 E-mail meettechniek@bakker-co.com www.bakker-co.com

12

METEOROLOGICA 2 - 2007

de instrumenten samen produceren is dat een aanzienlijke inspanning.

En nu?

Na het afronden van de commissioning fase in april 2007 wacht de meteorologische gemeenschap een stortvloed van nieuwe gegevens. De ervaring leert dat deze gemeenschap tijd nodig heeft om goed gebruik te maken van deze gege-

vensstroom, dus verwacht daarom niet dat de weersverwachting van mei 2007 direct veel beter zal worden. De MetOp waarnemingen zullen vooral gevolgen hebben voor de kwaliteit van de weermodellen. Echter het kost menskracht om de modellen in te richten op een effectief gebruik van de MetOp-waarnemingen.

Ook een adequaat gebruik van MetOp in het klimaatonderzoek vergt tijd. Onder-

Promoties WIM VAN DEN BERG Het is wat rustig geweest op het promotiefront, bij de redactie kwam de afgelopen maanden aanvankelijk maar één proefschrift binnen. Op de valreep kwam er nog eentje bij, waardoor we deze rubriek toch weer kunnen vullen.

Het eerste proefschrift betreft een statistische studie, uitgevoerd door Jules Beersma, die op 23 april 2007 promoveerde aan Wageningen Universiteit (prof. A.A.M. Holtslag, dr. T.A. Buishand). Jules heeft zich verdiept in tijdreeksanalyse. Zijn proefschrift (zie figuur 1) opent met een interessant en zeer leesbaar introductiehoofdstuk waarin hij met voorbeelden uitlegt wat het voordeel is van tijdreeks “resampling”. Je trekt daarin op een bepaalde manier waarnemingen uit een meetreeks, mét teruglegging. Dat laatste maakt dat je twee voordelen boekt ten opzichte van de klassieke analyse van enkel de tijdreeks zelf: 1. je kunt de meetreeks als het ware verlengen; onder aanname van een ongewijzigd klimaat kun je terugkeertijden berekenen van 1000 jaar en langer; 2. je kunt de resamplingtechniek vele malen herhalen, wat je dan een schatting oplevert van de onzekerheid in de gevonden terugkeertijd of extreme waarde.

Resampling voegt geen gegevens toe.

Een meetreeks van dagsommen van de neerslag krijgt geen grotere extreme dagsom. Wel zorgt het ervoor dat een betere schatting mogelijk is van de extreme meerdaagse neerslagsom.

De resamplingtechniek is uit te breiden van één variabele naar meerdere variabelen tegelijk, en zo past Jules de techniek toe op herhalingstijden van extreme droogte (neerslagtekort én lage waterafvoer). Ook analyseert hij ten behoeve van een uitspraak over extremen in

de rivierafvoer de 10-daagse effectieve neerslagsommen (neerslag én temperatuur) van een groep weerstations in het stroomgebied van de Rijn. Resampling laat hier zien dat tot 35% hogere 10daagse neerslagsommen mogelijk zijn dan die opgetreden zijn in de beschikbare 35-jarige meetreeks.

Wat de verschillende resamplingtechnieken vooral duidelijk maken is hoe zeer de gevonden herhalingstijden afhangen van de gebruikte statistische methode, een conclusie die Jules in het laatste hoofdstuk nog eens als waarschuwing opneemt. Ook lezen we nog dat tijdreeksanalyse per definitie uitgaat van een stationair klimaat. Wanneer we een wijzigend klimaat willen onderzoeken, maar niet weten in welke mate het klimaat (nu of in de nabije toekomst) verandert, is een uitspraak vanuit tijdreeksanalyse eigenlijk niet mogelijk. De herhalingstijd is dan slechts geldig voor het huidige klimaat (enkele decaden).

zoekers zullen de komende tijd hun handen vol hebben aan MetOp. Deze inspanningen zullen in ieder geval bijdragen aan het vaststellen van de merites van de MetOp en aan het detecteren en verbeteren van eventuele onvolkomenheden van de MetOp-waarnemingen en producten.

Een heel ander onderwerp komt aan bod in het tweede proefschrift, dat van Jojanneke van den Berg, die op 21 mei 2007 promoveerde aan de Universiteit Utrecht (prof. J. Oerlemans, dr. R.S.W. van de Wal). Als we de naam van Hans Oerlemans tegen komen, denken we al snel aan ijskappen en dat is ook precies waar het onderzoek van Jojanneke over gaat. In haar proefschrift lezen we eerst over een aantal gevoeligheidsexperimenten met een ijskapmodel. Door de niet-lineaire terugkoppeling tussen massabalans en hoogte blijken numerieke fouten eveneens niet-lineair te kunnen groeien als het rekenrooster te grof (20 km) is. En een onzekerheid van 20% in de variatie in de luchttemperatuur geeft een verschil van wel 50% in het resulterende ijsvolume.

Maar Jojanneke gaat verder, komend vanuit de echte geofysica onderzoekt zij de bijdrage aan een ijskapmodel van de aardse lithosfeer. En dat is best lastig, want de mate van elasticiteit van de aarde blijkt van groot belang voor de groei en ablatie van een ijskap. Simulaties van het ijsvolume van de Euro-Aziatische ijskap en de bijbehorende bodemdaling gedurende de drie recente ijstijden tonen dit duidelijk aan (figuur 2, achterzijde). Een conclusie is dan ook dat meer complexe aardfysica nodig is om ijskappen goed te simuleren. En daarmee de reactie van de aarde op de massa van die ijskap. De hele discussie over de zeepiegelstijging, die gevoerd wordt in het licht van berekeningen aan een door menselijke invloeden mogelijk warmer wordend klimaat, krijgt er een dimensie bij. In de buurt van een ook in gewicht kleiner wordende ijskap is er netto een daling van de zeespiegel (het land stijgt); pas ver weg van de ijskap zoals in de tropen is het effect van het smeltende ijs wél zo dat de zeespiegel stijgt. Dit lezend ga je de 3 mm/jaar stijging van de zeespiegel in het laatste IPCC rapport heel wat genuanceerder bekijken.

Figuur 1. Omslag proefschrift Jules Beersma.

METEOROLOGICA 2 - 2007

13

Inzicht in opkomende depressies HYLKE DE VRIES (DEPARTMENT OF METEOROLOGY, UNIVERSITY OF READING) Cyclogenese is een van de belangrijke uitlaatkleppen van de atmosfeer waardoor de door de zon in de tropen opgebouwde warmte naar de polen wordt getransporteerd. In dit artikel bestuderen we hoe we cyclogenese kunnen begrijpen met behulp van potentiële vorticiteit.

Cyclogenese en barokliene instabiliteit Cyclogenese (de snelle ontwikkeling en uitdieping van een lagedrukgebied) is een veelvoorkomend fenomeen dat geassocieerd wordt met een instabiliteit van de atmosferische circulatie. Wat veroorzaakt deze instabiliteit? Het blijkt dat de door de zon en de aardrotatie opgewekte westenwinden van de gematigde breedten zó sterk zijn, dat voortdurend grootschalige wervels (cyclonen) moeten ontstaan.

Deze wervels, depressies genaamd, spelen een cruciale rol in het transporteren van warmte van de tropen naar de polen, en zij voorkomen dat deze westenwinden onbeperkt in kracht kunnen toenemen.

Cyclogenese begint meestal aan de oostkant van het Amerikaanse en Euraziatische continent. Terwijl de depressie zich ontwikkelt wordt zij over de oceaan meegevoerd in oostelijke richting en is dan op maximale sterkte nabij de westkust van de continenten.

Om een eenvoudig, kwalitatief begrip van cyclogenese te verkrijgen, hebben we depressies opgevat als verstoringen van een vaste gordel van westenwind.

Deze permanente westenwind-gordel noemen we de basistoestand. In deze studie beschouwen we een (eenvoudige) basistoestand waarin de zonale wind varieert met de hoogte, maar die verder constant is in lengte- en breedterichting.

Dat dit een verregaande versimpeling is van de daadwerkelijke zonaal-gemiddelde stroming blijkt uit figuur 1. Niettemin

hebben we op deze manier een eenvoudig raamwerk ter beschikking, waarmee we kunnen bestuderen hoe depressies zich ontwikkelen.

Als de depressie, die in de basistoestand is ingebed, de neiging heeft te versterken, wordt de stroming gewoonlijk baroklien instabiel genoemd. In de klassieke aanpak wordt hierbij gekeken naar depressies met een specifieke, tijdsonafhankelijke structuur, waarbij slechts de amplitude exponentieel toeneemt in de tijd. Dit wordt de klassieke theorie van de ‘normal modes’ genoemd. Een vrij recente generalisatie van de klassieke theorie staat toe dat depressies structurele veranderingen ondergaan tijdens hun ontwikkeling. We zullen dit gegeneraliseerde barokliene instabiliteit noemen.

In dit artikel staan deze twee vormen van barokliene instabiliteit centraal.

Eady’s model We gebruiken een eenvoudig model, dat geformuleerd is door Eady (1949).

De belangrijkste aannames zijn: (i) De grootschalige zonale stroming is in thermisch windevenwicht met de bestaande noord-zuid temperatuurgradiënt. De zonale wind van de basistoestand neemt lineair toe met de hoogte in de troposfeer en lineair af met de hoogte in de stratosfeer. (ii) De breedteafhankelijkheid van de Corioliskracht, veroorzaakt door de draaiing van de aarde, wordt verwaarloosd (de zogenaamde f-vlak benadering). (iii) De atmosfeer heeft

Figuur 1. Gemiddelde zonale wind als functie van de breedtegraad (horizontaal) en de druk (verticaal). Positieve waarden betekenen westenwind. Bron: ECMWF ERA-40 Atlas.

14

METEOROLOGICA 2 - 2007

een constante temperatuurstratificatie in de troposfeer en een andere constante, maar sterkere temperatuurstratificatie in the stratosfeer. Hogere lagen dan de stratosfeer worden niet meegenomen in het model. (iv) Het model is ‘droog’. Figuur 2 geeft een verticale doorsnede van het model weer. Het is duidelijk dat we dit model niet kunnen gebruiken voor het verkrijgen van een kwantitatieve, nauwkeurige verwachting. Voor het verkrijgen van fysisch inzicht in de dynamische processen is het echter zeer geschikt.

Potentiële vorticiteit Als bovenstaande aannames gemaakt worden, en we geïnteresseerd zijn in de dynamica van processen zoals cyclogenese, kunnen we een aantal benaderingen in de oorspronkelijke set van vergelijkingen maken. We houden dan precies één vergelijking over die alle dynamica beschrijft. Dit is de vergelijking voor materieel behoud1 van potentiële vorticiteit (zie Verkley, 1995 en Ambaum, 1997). Potentiële vorticiteit is nauw verbonden met het begrip potentiële temperatuur. De potentiële temperatuur (θ) is de temperatuur die een luchtpakketje zal aannemen als het adiabatisch - zonder warmteverlies - naar een standaard drukniveau (van meestal 1000 hPa) verplaatst wordt. In tegenstelling tot de gewone temperatuur, neemt θ voor een stabiel gelaagde atmosfeer altijd toe met de hoogte. De potentiële vorticiteit (PV) geeft aan hoeveel de vorticiteit - een maat voor de draaiing - van een luchtpakketje verandert wanneer het adiabatisch verplaatst wordt naar een andere breedtegraad of een omgeving met een andere verticale verdeling van θ. Omdat PV evenredig is met de toename van θ met de hoogte leidt dit tot een verdeling van PV in de basistoestand met hoge PVwaarden in de stratosfeer (als gevolg van de sterke stratificatie), en lage PV-waarden in de troposfeer. Het is daarom niet verwonderlijk dat interessante verschijnselen geassocieerd met de dynamica vaak te maken hebben met verstoringen van de tropopauze (Ambaum, 1997).

Wat kunnen we nu met PV en wat is de relatie met cyclogenese? De kracht

Figuur 2. Verticale doorsnede van het gebruikte model. De zonale stroming van de basistoestand neemt lineair toe met de hoogte in de troposfeer (schering Λt) en lineair af met de hoogte in de stratosfeer (Λs). De plus- en minsymbolen representeren de PV-bouwstenen, waarvan de betekenis in de tekst wordt uitgelegd.

van het zogenaamde PV-denken (dit is: het gebruiken van PV als fundamentele dynamische grootheid) schuilt, naast het al eerder genoemde materieel behoud van PV, in het invertibiliteits-principe (Hoskins et al. 1985). Dit principe zegt ons dat we op een eenduidige manier het windveld van de grootschalige, gebalanceerde stroming (en de andere gegevens zoals temperatuur, en druk) kunnen verkrijgen uit de instantane PV-verdeling.

Om ook daadwerkelijk het windveld te reconstrueren kunnen we gebruik maken van drie vuistregels: (1) Een geïsoleerde positieve PV-verstoring of PV-anomalie (aangeduid met het symbool + in figuur 2) is geassocieerd met een cyclonaal windveld met maximale amplitude ter hoogte van de PV-anomalie en uitdempend met de afstand tot de PV-anomalie.

(2) Op dezelfde manier is een negatieve PV-anomalie (symbool -) geassocieerd met een anticyclonaal windveld. (3) Aan het aardoppervlak wordt de rol van de positieve/negatieve PV-anomalie ingenomen door de positieve/negatieve θ-anomalie die we eveneens met de symbolen + en – aanduiden.

PV-bouwstenen PV-anomalieën kunnen overal in de atmosfeer gecreëerd worden. Een zeer geschikte locatie hiervoor is de tropopauze, die de scheiding markeert tussen de stratosferische lucht met hoge PV-waarden, en de troposferische lucht met veel lagere PV-waarden. Door dit grote contrast in PV-waarden, zal een stratosferische uitzakking (dat wil zeggen een lokaal verlaagde tropopauze) direct aanleiding geven tot een positieve PV-anomalie, en daarmee tot een grootschalig cyclonaal windveld. Vanwege deze directe relatie met het windveld werden deze stratosferische uitzakkingen oorspronkelijk al ‘cyclonale lichamen’ genoemd (Kleinschmidt, 1950).

Een andere geschikte plek waar PV-anomalieën gegenereerd kunnen worden is nabij het aardoppervlak. Het bestaande temperatuurverschil tussen pool en evenaar zorgt ervoor dat een temperatuuranomalie gegenereerd zal worden als we (warme) lucht noordwaarts verplaatsen, of (koude) lucht zuidwaarts. Met behulp van vuistregel 3 kunnen we een positieve θ-anomalie aan het aardoppervlak interpreteren als een positieve PV-anomalie.

Ook in het Eady-model kunnen PVanomalieën overal aanwezig zijn. Echter, alleen de PV-anomalieën nabij het aardoppervlak en de tropopauze kunnen daadwerkelijk groeien. We zullen het aardoppervlak en de tropopauze daarom de ‘actieve’ niveaus noemen. De reden dat slechts de PV-anomalieën die zich op deze ‘actieve’ niveaus bevinden kunnen groeien is dat (in ons model) alleen nabij het aardoppervlak en de tropopauze de meridionale PV-gradiënt van de basistoestand essentieel van nul verschilt. Aan de tropopauze bestaat deze PV-gradiënt als gevolg van het feit dat de tropopauzehoogte afneemt naar de pool toe (welke op zijn beurt weer het gevolg is van de temperatuurstratificatie en het zonale windprofiel in de stratosfeer). Aan het aardoppervlak heeft deze meridionale PV-gradiënt de vorm van een noord-zuid (potentiële) temperatuurgradiënt. Op alle andere niveaus veronderstellen we dat de PV-gradient nul is en deze niveaus noemen we daarom ‘passief’.

Met behulp van deze opsplitsing in ‘actief’ en ‘passief’, kunnen we een PV-verstoring beschouwen als een verzameling op elkaar gestapelde platte PV-bouwstenen (PVBs) die ieder op een actief of passief niveau zitten (De Vries, 2006). Een PVB is een golftrein van afwisselend positieve en negatieve PVanomalieën op één bepaald niveau (zie figuur 2). Volgens het invertibiliteitsprincipe heeft zelfs zo’n platte PVB een grootschalig drie-dimensionaal cyclonaal windveld om zijn positieve PVkernen en een drie-dimensionaal anticyclonaal windveld om zijn negatieve PV-kernen (vuistregels 1 en 2). We kunnen de PVB dus zien als een serie hogeen lagedrukgebieden met een bepaalde horizontale schaal. In figuur 2 zijn de actieve PVBs gestippeld weergegeven.

Hoe de actieve en passieve PVBs zich verplaatsen en met elkaar wisselwerken wordt uitgelegd in de Kaders 1 en 2.

Kader 1. Rossby-voortplanting Wat voor gevolgen heeft het actief of passief zijn voor een PVB? In ons model drijft een passieve PVB mee met de westenwind van de basistoestand ter hoogte van de PVB. Een actieve PVB verzet zich echter tegen deze meevoering. Dit gebeurt op de volgende manier.

De actieve PVB bevindt zich per definitie op een niveau waar de meridionale PV-gradiënt dQ/dy ongelijk nul is. Veronderstel nu dat dQ/dy groter is dan nul (dit betekent dus hogere PV-waarden in het noorden) zoals bij de tropopauze. Het cyclonale windveld rondom een positieve PV-anomalie zal ervoor zorgen dat ten westen van de anomalie, een nieuwe, positieve PV-anomalie gegenereerd zal worden, doordat de zuidwaartse wind lucht uit het noorden (met hogere PVwaarden) naar het zuiden transporteert.

Op dezelfde manier zal ten westen van een negatieve PV-anomalie een nieuwe negatieve PV-anomalie gegenereerd worden. Effectief leidt dit er toe dat de PVB zich westwaarts ten opzichte van de lokale basisstroming verplaatst. Aan het aardoppervlak, waar dQ/dy negatief is (het wordt kouder naar de polen toe), zal de PVB juist sneller oostwaarts dan de basisstroming ter plaatse bewegen.

Bovenstaand mechanisme voor golfvoortplanting wordt Rossby-golfvoortplanting genoemd en is samengevat in de volgende formule voor de voortplantingssnelheid c van een PVB op hoogte z (zie bijvoorbeeld Hoskins et al. (1985) voor meer details):

c = U (z ) −

v(z ) dQ q(z ) dy

(1)

Hierin zijn y en z respectievelijk de meridionale en de verticale richting.

Verder is q(z) de PV-amplitude van de PVB, U(z) de zonale wind en dQ/ dy de meridionale PV-gradiënt van de basistoestand op hoogte z en v(z) de totale meridionale wind ten gevolge van alle aanwezige PVBs. We zien dus dat bij een positieve PV-gradënt de Rossby-voortplantingssnelheid c groter zal zijn naarmate de meridionale wind ter plaatse sterker is en de te verplaatsen PVB een kleinere amplitude heeft. De verhouding v(z)/q(z) in (1) is in het algemeen evenredig met de golflengte in de zonale richting. Hierdoor propageren lange golven sterker westwaarts dan korte golven.

METEOROLOGICA 2 - 2007

15

Figuur 3. Petterssen type-A cyclogenese: groei van de normal mode, weergegeven door X-Z doorsneden door het centrum van de zich ontwikkelende cycloon. Contouren geven de meridionale snelheid weer (interval 0.5 m/s), lichte kleuren zijn positieve snelheden (noordwaarts). De witte en zwarte cirkeltjes geven de posities van respectievelijk de PVB-maxima en PVB-minima weer. De groeisnelheid aan het aardoppervlak en de daaraan bijdragende mechanismen zijn weergegeven in het paneel rechtsonder (zie tekst en Kader 2).

Voorbeelden Om te illustreren hoe de PVBs ons kunnen helpen bij het begrijpen van cyclogenese, bestuderen we drie karakteristieke situaties waarin snelle ontwikkeling optreedt. In alle gevallen bouwen we de initiële storing op met behulp van PVBs met een zonale golflengte van ongeveer 4000 km (afstand tussen opeenvolgende plusjes in figuur 2). We bestuderen de lineaire ontwikkeling over 48 uur. De basistoestand leggen we vast met behulp van realistische waarden voor de stratificatie en de schering van de wind, alsmede de hoogte van de tropopauze.

Achtereenvolgens beschouwen we: (A) de simultane ontwikkeling van een tropopauze PV-anomalie en een oppervlakte temperatuursfront (ook wel Petterssen type-A cyclogenese genoemd); (B) een tropopauze verstoring (Petterssen typeB), en (C) een mid-troposferische PVdipool. Voorbeeld A wordt beschreven door een klassieke normal mode, voor-

beeld B door een enkele tropopauze PVB. Voorbeeld C wordt verkregen door een PV-dipool in de mid-troposfeer te plaatsen. Deze dipool is bijvoorbeeld gegenereerd door diabatische effecten.

Naast verticale west-oost doorsneden door het centrum van de storm houden we in de contourdiagrammen in figuren 3-5, gegevens bij over de maximaal optredende wind v(z), de maximale wind aan het aardoppervlak v(0), de fractionele toename van de totale kinetische energie (KE) en de fractionele toename van de kinetische energie aan het aardoppervlak (Γ). De lijndiagrammen in de figuren 3-5 registreren welke mechanismen bijdragen aan de instantane groei van het windveld van de verstoring aan het aardoppervlak (zie Kader 2).

In voorbeeld A is de storing structureel stabiel (figuur 3). De groeisnelheid is constant in de tijd en identiek voor alle niveaus (zie bijvoorbeeld de waarden

voor KE en Γ boven in elk paneel). Dit is hèt kenmerk van de klassieke normal mode. Het windveld ‘hangt’ tegen de schering van de wind in, een ander kenmerk van een uitdiepende barocliene depressie. Windmaxima vinden we aan de tropopauze en nabij het aardoppervlak. Windsnelheden in de stratosfeer nemen snel af met de hoogte door de sterkere stratificatie. De verstoring kan volledig beschreven worden met de twee ‘actieve’ PVBs, waarbij de tropopauzePVB (T) zich steeds ten westen van de oppervlakte-PVB (B) bevindt. Beide PVBs houden elkaar door middel van elkaars windveld ‘vast’ [zie tevens Kader 2] en gezamenlijk bewegen ze ongeveer 2800 km oostwaarts in 48 uur. Omdat alle andere PVBs amplitude nul hebben en houden gedurende deze ontwikkeling, komt de groei van de wind volledig voort uit de wisselwerking tussen B en T (zie het lijndiagram).

In voorbeeld B (figuur 4) beschouwen

Figuur 4. Petterssen type-B cyclogenese: groei geïnstigeerd door één enkele tropopauze PVB. Conventies als in figuur 3.

16

METEOROLOGICA 2 - 2007

Figuur 5. Snelle cyclogenese als gevolg van een mid-troposferische PV-dipool. Conventies als in figuur 3.

we een tropopauze anomalie. De initiële situatie wordt nu beschreven met een enkele PVB aan de tropopauze. Het initiële windveld is equivalent barotroop en heeft een windmaximum ter hoogte van de tropopauze anomalie T zelf (en is daarmee een kwart golflengte uit fase).

Het windveld geassocieerd met T reikt tot de grond en begint daar ten oosten van T warme lucht noordwaarts te transporteren (en ten westen van T koude

lucht zuidwaarts). Na twaalf uur zien we dat T een temperatuursfront (en daarmee geassocieerd een PVB B) heeft gecreëerd aan het aardoppervlak (zie Kader 2). In het begin ligt het maximum van B onder het windmaximum van T. Echter, naarmate de tijd vordert gaat B sneller oostwaarts bewegen door zijn eigen Rossbybeweging (zie Kader 1). De oppervlaktecycloon beweegt in deze 48 uur trager in oostelijke richting dan in voorbeeld A

Kader 2. Interactie-mechanismen De actieve PV-bouwstenen (PVBs) beïnvloeden elkaar door middel van elkaars windveld. Dit windveld heeft, in tegenstelling tot hun pannenkoekachtige PV, een drie-dimensionale (en dus ook verticale) uitgestrektheid. Deze interactie leidt tot een verandering van zowel de groei als de verplaatsing van de PVBs. Sterker nog, optredende groei is uitsluitend het gevolg van interacties tussen verschillende PVBs. Met andere woorden, geïsoleerde PVBs kunnen zich alleen maar verplaatsen en niet groeien.

groei plaats van de PVBs. Hoe zit dit nu met de passieve PVBs? Voor hen geldt dat zij ‘leven’ op een niveau waar dQ/dy nul is (in het Eady model). Uit (1) volgt dan dat ze zich verplaatsen met de lokale snelheid U(z) van de basisstroming. Ze drijven dus echt passief mee op de basisstroming. Zij worden niet beïnvloed door andere PVBs. Echter, ze kunnen wel invloed uitoefenen op actieve PVBs in hun omgeving. Dit geschiedt op dezelfde manier als boven beschreven voor de actieve PVBs, maar nu is slechts sprake van eenzijdige koppeling (van passief naar actief). Dit geeft de volgende mogelijkheid voor groei:

Figuur 6 illustreert hoe actieve PVBs elkaars verplaatsing wederzijds beïnvloeden. In figuur 6 wordt het effect van de ene PVB op de verplaatsing van de ander weergegeven door middel van de kleine pijlen. Als twee PVBs volledig in fase worden geplaatst (linker paneel), is het instantane Rossby-effect versterkt: de grote en kleine pijlen staan dezelfde kant op in figuur 6. Of: tel de windvelden van de in fase zijnde PVBs, die dan ook in fase zijn, maar op in vergelijking (1). Wanneer de PVBs volledig uit fase worden geplaatst is het Rossby-effect verzwakt (rechter paneel in figuur 6).

Wanneer de PVBs noch volledig in fase, noch volledig uit fase zijn, vindt tevens

Figuur 6. Interactie tussen ‘actieve’ PVBs die respectievelijk volledig in fase (links) en volledig uit fase (rechts) gepositioneerd zijn. De horizontale stippellijnen representeren het aardoppervlak en de tropopauze, en het teken van de meridionale PV-gradiënt dQ/dy [zie (1)] is aangegeven. De grote pijlen geven het effect aan van de eigen Rossby-voortplanting, de kleine pijlen het effect van de ene PVB op de ander. Dichte pijlen betreffen de oppervlakte-PVB, open pijlen de tropopauze-PVB

(figuur 3). Het uiteindelijke windmaximum valt ook lager uit. Daarentegen is de fractionele groei Γ van de oppervlaktewind als gevolg van de cyclogenese veel sterker dan in figuur 3. De volgende vraag rijst: Wat is een betere maat voor snelle cyclogenese, een groter snelheidsverschil ∆v~v(t)-v(t0) zoals in figuur 3 òf een grotere fractionele windtoename Γ zoals in figuur 4? Hierover is men verdeeld. Wat betreft de groei-mechanismen (het lijndiagram in figuur 4) valt op dat het enige tijd duurt voor de groei Als een passieve PVB zich ongeveer even snel verplaatst als een actieve PVB, zal deze passieve PVB gedurende lange tijd het bestaande windveld van de actieve PVB versterken [of uitdoven, al naar gelang het onderlinge faseverschil]. Er is dus sprake van resonantie. Deze resonantie kan heel effectief zijn in het genereren van wind (De Vries, 2006).

Naast de genoemde interacties, kan er ook groei van het windveld optreden door superpositie. Omdat iedere PVB een eigen windveld heeft, zullen twee of meer uit fase geplaatste (passieve) PVBs na verloop van tijd in fase komen indien ze een verschillende voortplantingssnelheid hebben, dus indien de basistoestand schering vertoont [zie (1)]. Dit groeimechanisme (dat het Orr-effect genoemd wordt), is niet gekoppeld aan het daadwerkelijk groeien van de PVBs, maar alleen aan de toename van het resulterende windveld door superpositie. Het Orr-mechanisme is zeer effectief in het beginstadium van de barokliene ontwikkeling. Via wiskundige technieken kunnen we bepalen welke van de bovengenoemde mechanismen daadwerkelijk een rol spelen tijdens de ontwikkeling van een verstoring.

METEOROLOGICA 2 - 2007

17

WEER & WIND - METINGEN via INTERNET !

Met het nieuwe iBOX systeem van EKOPOWER: direkt van sensoren naar internet, geen (upload) pc nodig!

Ideaal voor oa: weeramateurs, zeilers, surfers, kite surfing en professionele gebruikers.

Via Ethernet connector met Internet verbonden, of via draadloze GPRS verbinding.

Grafieken direct afleesbaar via de website:

zie demo op: www.ekopower.net of op www.ekopower.nl voor weerstations, bliksemdetektors (via internet), dataloggers, sensoren etc. Ook maatwerk mogelijk.

EKOPOWER : ruim 20 jaar specialist in weerstations!

Tel 040-2814458.

18

METEOROLOGICA 2 - 2007

op gang komt (op tijdstip t=0 is er van kinetische energiegroei geen sprake). De reden hiervoor is dat B in het begin afwezig is (geen temperatuursfront). Interessant is dat de zwakke begingroei later in de ontwikkeling volledig goed wordt gemaakt (de groeisnelheid is reeds na 12 uur groter dan in voorbeeld A). We zien tevens dat de structurele verandering die de storing ondergaat de groei remt (het Orr-mechanisme (zie Kader 2) draagt op ieder tijdstip negatief bij aan de groei).

Tot dusver hebben de passieve PVBs geen rol gespeeld. In voorbeeld C bekijken we de ontwikkeling van een mid-troposferische PV-dipool, gerepresenteerd door een sinusvormige PVB-distributie rond het midden van de troposfeer. Zo’n dipool wordt gegenereerd bij wolkvorming (de door condensatieprocessen vrijkomende latente warmte en de neerslag die de wolk produceert, leidt in een verregaande idealisatie tot een PV-dipool, met een positieve PV-anomalie boven, en een negatieve PV-anomalie onder de wolk). Net als in voorbeeld B is het initiële windveld equivalent barotroop (zie figuur 5). In tegenstelling tot de vorige situaties leidt de dipool-structuur in het PV-veld ook tot een dipool-structuur in het windveld. Na twaalf uur is de situatie al heel anders dan voorheen. De passieve troposferische PVBs lopen uit elkaar (het Orr-effect, zie Kader 2). Als gevolg daarvan verandert het windveld sterk van structuur en neemt sterk toe. Hierdoor worden de oppervlakte- en de tropopauze-PVB aangeslagen daar waar de windmaxima ten gevolge van de troposferische PVBs zich bevinden, waardoor sterke resonantie kan optreden. Na twee dagen zien we dat deze storing veel sterker is toegenomen dan in de vorige twee voorbeelden (zowel in termen van ∆v als in termen van Γ). Kenmerkend voor het windveld is nog steeds de ‘hang’ naar het westen en de oostwaartse beweging (zo’n 2500 km in 2 dagen). In de loop van de tijd zullen de passieve troposferische PVBs steeds verder uit elkaar lopen. Als we naar de groeimechanismen kijken, dan zien we dat de groei gedomineerd wordt door de resonantie van de interieure PVBs met B (de term die B-RES genoemd is). De asymptotische tijdevolutie wordt gedomineerd door de groeiende 'normal mode', net als in de vorige twee voorbeelden.

Samenvatting In dit artikel hebben we getracht aan de hand van het zogenaamde PV-denken inzicht te verkrijgen in cyclogenese.

Hiertoe hebben we het Eady model bestudeerd. In de eenvoudige setting van dit model kunnen we een depressie voorstellen als een (verticale) opeenstapeling van PV-bouwstenen. Doordat de evolutie van individuele PV-bouwstenen eenvoudig is en we uit de instantane verdeling van PV iedere grootheid (zoals wind, druk en vorticiteit) kunnen afleiden door middel van eenvoudige vuistregels, leidt het PV-denken tot een transparantere kijk op situaties waarin cyclogenetische ontwikkeling plaats vindt. Dit is geïllustreerd aan de hand van drie karakteristieke voorbeelden waarin snelle cyclogenese optreedt.

Literatuur Ambaum, M., 1997: De tropopauze: Over daken en muren in de atmosfeer. Meteorologica, 2, 4-9.

Eady, E.T., 1949: Long waves and cyclone waves. Tellus, 1, 33-52.

De Vries, H., 2006: Dynamics of synoptic-scale cyclones.

Proefschrift. Universiteit Utrecht. (online: http://igiturarchive.library.uu.nl/dissertations/2006-0614-200607/ index.htm, tevens verkrijgbaar op verzoek).

Hoskins, B.J., M.E. McIntyre and W.A. Robinson, 1985: On the use and significance of isentropic potential vorticity maps. Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 111, 877-946.

Kleinschmidt, E., 1950: Über Aufbau und Entstehung von Zyklonen. 1. Teil. Meteor. Rundschau. 3, 1-7.

Verkley, W.T.M., 1995: Potentiële vorticiteit: Een scherpere kijk op de atmosfeer. Meteorologica, 3, 4-11.

1

We beschouwen de lucht als een verzameling luchtpakketjes met ieder een eigen temperatuur, druk, vorticiteit, etc. Men noemt een grootheid materieel behouden als deze grootheid constant (in de tijd) is voor ieder luchtpakketje.

Toen de atmosfeer nog plat was HUUG VAN DEN DOOL Het is natuurlijk enigszins vermakelijk als een laureaat (Ab Maas), die nota bene op uitnodiging een ere-artikeltje voor Meteorologica schrijft vanwege een aan hem toegekende NVBM-onderscheiding, door niet minder dan twee rijpe vakbroeders vriendelijk wordt beknord op een veronderstelde fout, namelijk dat de meteorologie in 1966 nog ‘plat’ zou zijn bedreven. In 1966 was de synoptische meteorologie al lang driedimensionaal, zo zeiden Wouter Lablans en Paul de Bruijn in het laatste Meteorologicanummer, want de Noorse School legde juist een nadruk op de derde dimensie. Die derde dimensie was “het geheim van de Noorse School”, zoals Lablans het in Meteorologica no. 3 in 2000 in een kader op blz. 12 uitdrukte. Dit in tegenstelling tot het “platte” geschuifel met is (all)obaren enkele decennia eerder.

Ik ben opgegroeid in de meteorologie met een indianenverhaal over de invoering van de Noorse-School-methode in Nederland. Hierin was natuurlijk een ererol weggelegd voor de jongeling Wouter Bleeker die de Noorse methoden kort voor de oorlog als een soort padvinder en deels op eigen kosten invoerde, tegen de inertia van de gevestigde orde in. Ewoud van Everdingen was toen al decennia lang het establishment van de meteorologie in Nederland, en hij krijgt in dit verhaal (niet van Bleeker zelf gehoord!) automatisch de rol van ‘tegenhouder van de vernieuwing’ toebedeeld. Zie de reeks prachtige artikelen van Lablans

in 2000. Na m’n emigratie naar de VS hoorde ik precies weer zo’n verhaal op Scripps Institution for Oceanography in San Diego. Daar werd Jerome Namias niet moe te vertellen over zijn padvindersdaad, het helpen invoeren, tegen alle onbegrip in, van de Noorse School methodes in de VS. Namias en Bleeker lagen elkaar bijzonder, zo bleek mij toen uit monde van Namias. Ze waren allebei geassocieerd lid van de Noorse School, en dat schept een band. Behalve deze school hadden deze synoptici pur sang ook pionierswerk over isentropische analyse met elkaar gemeen. In m’n Finse studentenperiode leerde ik trouwens ook nog Erik Palmén kennen, de toen net gepensioneerde hoogleraar, in de wandeling ‘maestro’ genaamd. Ook maestro wilde tegen deze Nederlander altijd graag over Bleeker praten, en dat ging dan over hun jonge allesbepalende jaren in Bergen, Chicago enz. Wat een energie moet er toen in de lucht gezeten hebben.

Overigens waren Bleeker en Namias wel 2e generatie leden, zeker 15 jaar na de meest creatieve Noorse periode.

Gezien de discussie tussen Maas enerzijds en de Bruijn/Lablans anderzijds, zou men wellicht denken dat Van Everdingen, als officieel benoemd tegenstander van de Noorse School, het bestaan dan wel het belang van die derde dimensie ontkende. Maar niets is minder waar.

Ook Van Everdingen is jong geweest, al was het maar kort, en hij was zoals alle jongeren vol grote plannen om zijn METEOROLOGICA 2 - 2007

19

stempel te drukken op het vak waar hij vermoedelijk geheel onverwachts en geheel onvoorbereid via z’n promotor en KNMI-curator Kamerlingh Onnes was ingerold. In 1910 sprak Van Everdingen in Utrecht een inaugurele rede uit over “de derde afmeting in de weerkunde”. Ja, dat leest U goed. De derde afmeting, dat wil zeggen die in de verticaal, die derde dimensie. Het geheim van de Noorse School door Ewoud van Everdingen. In 1910!! Een en ander is in stukken gepubliceerd in het bekende vakblad Hemel en Dampkring; misschien had hij wat hoger moeten mikken.

Het is interessant hoe niet alleen de atmosfeer maar ook de geschiedenis in bepaalde voorgevormde ideëen wordt gewrongen. Zo was het en niet anders.

Strijd, en voor- en tegenstanders. Helden en lafaards. Generatieconflicten. Totdat de geschiedenis herschreven wordt. En nieuwe historici met een ander concept komen. Daar is het NU de tijd voor en deze kolom is de eerste aanzet. Volgens mij is de atmosfeer, een enkele bui en grenslaagwervel daargelaten, tamelijk dun en plat, dat begrepen ze vroeger toch wel goed. Zo plat als een dubbeltje. Het weer aan de grond ‘komt inderdaad vanzelf’ om Lablans te parafraseren, als je de bovenluchtkaarten vantevoren weet, al is het maar op één niveau. (Het omgekeerde is ook waar, de bovenlucht komt vanzelf met de gronddrukkaart, en zo ging dat natuurlijk historisch). Niet ieder weerdetail komt ‘vanzelf’, dat toegegeven, maar in de details vergissen we ons nu ook nog wel eens, de driedimensionale PE-modellen met vierdimensionale data-assimilatie (in N ensembles) en een ziljoen vrijheidsgraden ten spijt. Het is natuurlijk geen toeval dat het platte barotrope model (dat tot luid ongenoegen van Bleeker geen neerslag, verticale beweging of temperatuur als variabele heeft, maar waarin de zon nooit ondergaat) toch ook iets over de toekomst van juist die weggelaten elementen zegt, al is het via een MOS interpretatieslag. Dat heeft vast een reden. De platte meteorologie heeft een bestaansrecht, toen en ook nu. Wat zeg ik....ook de platte meteorologie heeft een geheim: de derde dimensie.

In 1971 schreef Charney een artikel over quasi-geostrofische turbulentie, en wat bleek (dit is dus nog na 1966): de atmosfeer heeft dimensie 2+epsilon, en epsilon is niet groot. Dat epsilon niet nul is, ja dat is van wezenlijk belang, maar verder vrij plat. Ik ken zelfs een boek uit 2007, recenter kan niet, waarin in hoofdstuk 20

METEOROLOGICA 2 - 2007

drie de zogenaamde empirical wave prediction (EWP) methode wordt behandeld door ene Van den Dool, zie de recensie in dit nummer van Meteorologica. Ieder vlak in de verticaal onafhankelijk van de andere, waar haalt de auteur de moed vandaan?. Geeft dat??? Nee, want de fasesnelheid der golven (de som waarvan een depressie kan zijn) is nagenoeg onafhankelijk van de hoogte. Een hele oude methode die in subjectieve vorm boven Europa vroeger maar beperkt werkte (het zogenaamde gescharrel met isallobaren), maar waarmee je, in een nieuw jasje, mits ondersteund door voldoende data werkend op een periodiek domein en de juiste verificatiemiddelen, hele aardige dingen kunt doen. Ik denk dat mijn EWP een beetje geïnspireerd is door de oude meesters mij bekend, maar in dit geval meer door Namias en Palmén, dan door Bleeker in dit geval. De laatste, een thermodynamicus, had namelijk niets op met de al te mechanische en platte Rossbyformule (we krijgen allemaal iets eigenaardigs op de oude dag, ook al waren we ooit nobele padvinders), en de EWP is de empirische Rossbyformule. Het geheim van de platte meteo is de derde dimensie. Immers, nemen we aan dat golven, ondanks schering in de verticaal met gelijke fasesnelheid lopen, dan zijn er per implicatie verticale bewegingen die een en ander bewerkstelligen – functioneel hetzelfde als de QG-aanname. Van daar is het een klein stapje naar bewolking en neerslag, dat kun je zelfs aan Van Everdingen overlaten. Zo leer je nog wat in een column: circulatiesystemen bewegen in eerste benadering als kolommen.

De waardering voor bepaalde methodes wordt blijkbaar voor een groot deel bepaald door wat er voor en er na bestond.

Om de Noorse School op te steken ging men neerzien op de zogenaamde dorre meetkunde van isobaren en isallobaren, en moest men denigrerend gaan praten over het voorafgaande, als rechtvaardiging voor een radicale verandering.

Inmiddels is de Noorse School ook afgeschaft (hebben we daar een datum voor?), en zijn er bijna geen synoptisch meteorologen van de klasse Bleeker, Postma, Bijvoet enz. meer over, want de modellen doen alles al. Geef de uitkomsten maar door aan de gebruiker. Wederom zijn we in een dorre periode beland. De vraag of ‘begrip’ nog iets kan toevoegen, we zijn nu terug bij Ab Maas, is interessant. Want wat is begrijpen? En wordt de gebruiker wijzer van het (ons?) begrip?

De vraag of de forecaster nog wel recht van gesalarieerd leven heeft wordt door

Maas trouwens zelf beantwoord met de gunstige cijfers over de werkgelegenheid in deze branche. Wat wil je nog meer?

Dat we niet hetzelfde doen als vroeger is wel meer voorgekomen. Daar maken alleen (bijna) gepensioneerden zich druk om, dat blijkt ook uit deze kolom.

Bij het 75-jarig feestje van de Noorse School en het depressiemodel (zie verslag in 1994 van Kees Floor en Aarnout van Delden in dit blad) kwamen de Proceedings uit met op de voorkant een merkwaardige foto van een stel Noorse schoolleden die als jonge honden over elkaar rollen. Dat Van Everdingen niet zo gek was op de Noorse School kan aan van alles en nog wat gelegen hebben. Ik speculeer maar wat. Wellicht hadden de heetgebakerde jongelui in Bergen hem niet met voldoende respect behandeld.

Of hij vond al die oorlogszuchtige taal (fronten, veldslagen der luchtmassa’s) wel wat ver gaan. Dat de Noorse School alleen slecht weer kende (Van Everdingen was de baas gedurende die prachtige vooroorlogse zomers) vond hij maar niets. Dat ieder windje een polair front als conceptuele verklaring vereist ging hem te ver. Nederland was, sapristie, niet het enige land waar de Noorse methoden met enig wantrouwen werden gevolgd.

Oké, een knik in de isobaren, die krijg je vanzelf als er genoeg waarnemingen zijn.

En dat de derde dimensie van belang is wist Van Everdingen al, en met heruitvindingen schiet je niets op.

In 1994 stelde conferentieorganisator Mel Shapiro tevens een fotoalbum samen van de familie van de Noorse School.

Ik natuurlijk meteen op zoek naar m’n bekenden. Wel alle bekende groten (de twee Bjerknessen, Rossby, Bergeron, Palmén) op aparte kiekjes, en verder voornamelijk foto's van groepen die in een congres bijeenkwamen. Geen Bleeker, geen Namias. Doorbladerend, kom ik een groepsfoto uit 1921 tegen met, tot m’n opperste verbazing, Van Everdingen prominent naast V.Bjerknes, Shaw en Gold. Van Everdingen als vriend zoniet eerbiedwaardig familielid van de Noorse School. Zo’n markante kop mis je niet.

Misschien was hij helemaal niet zo anti.

In zijn leerboek, net als dat van Bleeker in 1942 gepubliceerd, is Van Everdingen kritisch maar niet negatief over de Noorse School. Maar wat een ironie. Wel Van Everdingen, niet Bleeker in Shapiro’s album over de Noorse School.

Vergelijking van thermometerhutten THEO BRANDSMA (KNMI) Voor de operationele temperatuur- en vochtmetingen is het KNMI begin jaren negentig van de 20ste eeuw geleidelijk overgegaan op ronde schotelhutten ter vervanging van de traditionele Stevenson hutten. Deze verandering was een direct gevolg van de overgang van bemande termijnstations naar automatische weerstations (AWS). De Stevensonhut was voor toepassing in een AWS onnodig groot en te onderhoudsintensief. In een veldexperiment op het KNMI-terrein in De Bilt zijn daarom in de periode 1989-1995 tien hutten onderling vergeleken. Op basis van dit experiment heeft men toen gekozen voor de huidige operationele KNMI-schotelhut. In het kader van een lopend onderzoek naar de homogeniteit van de temperatuurreeks van De Bilt, zijn de resultaten recentelijk opnieuw geanalyseerd. De nadruk lag daarbij op het begrijpen van weersafhankelijke temperatuurverschillen tussen de hutten en het beschrijven en modelleren van de gemiddelde temperatuurverschillen en extremen. De onderzochte hutten worden ook in veel andere landen gebruikt, waardoor de vergelijking ook internationaal van belang is. Dit artikel geeft een korte samenvatting van de uitgebreidere analyse in Van der Meulen en Brandsma (2007) en Brandsma en Van der Meulen (2007).

Temperatuurmetingen en homogeniteit van reeksen Het meten van luchttemperatuur in de operationele meteorologie en de klimatologie is nog steeds een moeilijke opgave. Vooral de keuze van de meetlocatie en de meetmethode hebben invloed op de metingen. Thermometerhutten met de daarin geplaatste temperatuursensoren zijn een belangrijk onderdeel van de meetmethode. Temperatuursensoren worden steeds nauwkeuriger en stabieler, maar moeten nog wel beschermd worden tegen invloeden van buitenaf zoals straling en neerslag. Thermometerhutten zijn van oudsher bedoeld om die bescherming te bieden. Een thermometerhut beïnvloedt echter zelf ook de metingen, waardoor het meten van de ware luchttemperatuur in feite slechts bij benadering mogelijk is. Een goed ontwerp van een hut is gericht op het minimaliseren van de verschillen met de ware luchttemperatuur, rekening houdend met de lokale en klimatologische omstandigheden. Een goede manier om uit de beschikbare hutten een goed ontwerp te kiezen is het onderling vergelijken van hutten in een veldexperiment zoals beschreven in dit artikel.

Internationaal is de temperatuur van de lucht nabij het aardoppervlak gedefinieerd als: 'the temperature indicated by a thermometer exposed to the air in a place sheltered from direct solar radiation' (WMO, 1992). In plaats daarvan is het wellicht wenselijker om luchttemperatuur te definiëren als: ‘de temperatuur van de lucht ter plekke van de sensor zonder de aanwezigheid van meetinstrumentarium’. Deze laatste definitie stimuleert een goed ontwerp van thermometerhutten en kan uiteindelijk leiden tot het ontwikkelen van methoden waarbij helemaal geen hutten meer nodig zijn, zoals het gebruik van sonische ane-

mometers waarbij de luchttemperatuur indirect gemeten wordt.

Een overgang naar een nieuwe thermometerhut zal in de regel leiden tot betere temperatuurwaarnemingen en zal daarmee bijdragen aan betere weersverwachtingen. Een operationele meteoroloog zal een dergelijke overgang daarom ook toejuichen. Een klimatoloog echter is gebaat bij continuïteit van de waarnemingen en is daarom beducht voor inhomogeniteiten veroorzaakt door bijvoorbeeld een verandering van thermometerhut. Vergelijkingen van moderne thermometerhutten met oudere typen (bijv. 19e eeuw) laten zien dat jaargemiddelde verschillen op kunnen lopen tot soms wel 1.0°C. Een klimatoloog wil daarom graag van te voren een goede inschatting kunnen maken van de grootte van een te verwachten inhomogeniteit. Omdat correcties afhankelijk zijn van het weer, moeten temperatuurverschillen tussen hutten voor verschillende weersomstandigheden onderzocht worden. Zonder een dergelijke analyse

is het moeilijk om achteraf te corrigeren voor inhomogeniteiten. Dit geldt des te meer naarmate de aandacht verschuift van reeksen met jaar- en maandwaarden naar reeksen met dagwaarden of nog hogere resolutie. In dat geval wordt de grootte van correcties sterker afhankelijk van de weersomstandigheden.

Opzet van het experiment De waarnemingen zijn verricht in de periode 9 januari 1989 – 11 februari 1995 op het testveld van het meetterrein van het KNMI in De Bilt (figuur 1). Figuur 2 geeft een overzicht van de tien onderzochte thermometerhutten, details staan vermeld in tabel 1. De KNMI schotelhut (Knmi.ref) is de huidige operationele hut en functioneerde de gehele 6-jarige periode. Deze hut is hier als referentie genomen. De overige hutten functioneerden voor een periode van tenminste twee jaar. Alle waarnemingen zijn verricht op 1.5 m hoogte. De operationele meetnauwkeurigheid van de sensoren is 0.1°C. Door gebruik te maken van

Figuur 1. Set-up van het experiment op het KNMI-terrrein in De Bilt: (a, zie voorzijde) voor de periode 1989-1991, (b, foto boven) voor de periode 1992-1995. Vanwege een herindeling van het meetterrein is de set-up in november/december 1991 in zijn geheel 50 m naar het zuidoosten verplaatst.

METEOROLOGICA 2 - 2007

21

tuur T werd iedere 15 sec gesampled.

In de analyse is voornamelijk gewerkt met 10-minuut gemiddelden (zonder overlap). Naast temperatuur is gebruik gemaakt van de volgende operationeel op het KNMI-terrein gemeten elementen: windsnelheid u op 10 m hoogte tot 26 juni 1993 en daarna op 20 m, globale straling K↓, bedekkingsgraad N, en relatieve vochtigheid rh. De operationele windmetingen zijn verricht op een afstand van circa 200 m ten oosten van het testveld. De windmetingen zijn daarom niet altijd representatief voor de werkelijke windsnelheid op huthoogte op het testveld.

Figuur 2. Overzicht van de gebruikte thermometerhutten: (a) KNMI schotel, (b) Vaisala schotel, (c) Young Gill schotel, (d) Young kunstmatige aanzuiging (type I en type II), (e) Socrima schotel, (f) Stevenson PVC, en (g) Stevenson hout. Van hutten (a) en (f) zijn zowel een versie met kunstmatige aanzuiging als met alleen natuurlijke ventilatie gebruikt.

weersomstandigheden waarbij je mag verwachten dat alle hutten dezelfde temperatuur aangeven, hebben we met een

achteraf-calibratie inter-sensor nauwkeurigheden van ca. 0.03°C bereikt (Van der Meulen en Brandsma, 2007). Tempera-

Temperatuurverschillen per dag en jaargemiddeld Voor iedere dag hebben we op basis van de 144 niet-overlappende 10-minuut gemiddelde temperaturen de minimum Tn, maximum Tx, en gemiddelde temperatuur Tmean berekend. De boxplots in figuur 3 geven voor de vier seizoenen de verdeling van de dagelijkse temperatuurverschillen ∆T (hut – Knmi.ref).

Figuur 3. Boxplots van de individuele temperatuurverschillen ∆T (hut – Knmi.ref) voor winter (DJF), voorjaar (MAM), zomer (JJA) en herfst (SON) voor de dagelijkse minimum Tn , maximum Tx en gemiddelde Tmean temperatuur. De linker- en rechterrand van een box vertegenwoordigt de 25e/75e percentielen (kwartielen); de vertikale lijn in een box vertegenwoordigt de 50e percentiel (mediaan) met daaromheen het 95% betrouwbaarheidinterval (donker grijs); de whiskers markeren de 10e/90e percentielen. Twee van de Young.aspII whiskers vallen buiten de horizontale schaal; de corresponderende waarden staan in de figuur vermeld.

22

METEOROLOGICA 2 - 2007

van ∆T is duidelijk zichtbaar in de figuur.

Lage waarden van u en N (categorie I) resulteren in grote onderlinge verschillen in dagelijkse gang terwijl hoge waarden (categorie IV) die verschillen juist minimaliseren. Het is interessant om te zien dat de grote absolute verschillen in ∆T voor Stev.pvc en Stev.wood, vlak na zonsopgang en zonsondergang, zo goed als verdwijnen voor u > 3.5 m/s. Het valt ook op dat voor grote waarden van u en N (categorie IV) de bias van Young.aspII overdag relatief groot blijft (ca. –0.1°C in de winter en –0.2°C in de zomer).

Figuur 4. Gemiddelde dagelijkse gang van de uurgemiddelde temperatuurverschillen ∆T (hut – Knmi. ref) voor vier combinaties van windsnelheid (u) en bewolkingsfractie (N). De bovenste twee rijen (A) hebben betrekking op de wintermaanden (DJF) en de onderste twee rijen (B) op de zomermaanden (JJA). Zie tabel 1 voor details van de hutten.

De resultaten voor Young.aspI zijn hier en in het vervolg weggelaten omdat de sensor van die hut niet goed functioneerde. De boxplot van ∆Tn voor Stev. wood laat voor bijvoorbeeld de herfst (SON) zien dat de ∆Tn verdeling een positieve scheefheid bezit met de 90e percentiel gelijk aan 0.33°C (voor 10% van de dagen is ∆Tn groter dan dit getal).

De meest in het oog springende hut is de Young.aspII, die door zijn sterke kunstmatige ventilatie een veel lagere maximum temperatuur heeft dan de overige hutten. De Vaisala hut is bijna identiek aan Knmi.ref en de spreiding van de ∆T waarden voor deze hutten kunnen we daarom zien als een maat voor de natuurlijke achtergrondruis.

Tabel 2 geeft het jaargemiddelde verschil tussen de hutten. Zoals figuur 3 al liet zien, hebben Young.aspII, Stev.pvc en Stev.wood de grootste ∆T waarden.

Hoewel de jaargemiddelde ∆T waarden in de tabel klein zijn, zijn ze niet altijd verwaarloosbaar.

Effect van wind en bewolking op verschillen in de dagelijkse gang Voor iedere hut hebben we de ∆T (hut – Knmi.ref) verschillen in dagelijkse gang berekend met een resolutie van een uur. Hierbij hebben we onderscheid gemaakt in vier combinaties van u en N. I: u ≤ 3.5 m/s en N ≤ 4/8; II: u > 3.5 m/s en N ≤ 4/8; III: u ≤ 3.5 m/s en N ≥ 5/8; en IV: u > 3.5 m/s en N ≥ 5/8, waarbij N gelijk is aan de bewolkingsfractie (oorspronkelijk in octas). Figuur 4 geeft de verschillen in dagelijkse gang voor de winter (DJF) en de zomer (JJA). Het blijkt dat voor Stev.pvc en Stev.wood de grootste (absolute) waarden van ∆T optreden kort na zonsopkomst en zonsondergang. De relatieve traagheid van deze hutten zorgt ervoor dat ze meer moeite hebben om de sterke temperatuurveranderingen rond die tijdstippen te volgen. Voor Young.aspII is ∆T juist het grootste midden op de dag, wanneer het effect van stralingsfouten bij de overige hutten een belangrijke rol speelt. Het effect van u en N op de dagelijkse gang

Temperatuurverschillen in bijzondere omstandigheden Voor een thermometerhut is het gedrag voor onbewolkte omstandigheden met veel straling van belang in verband met mogelijke stralingsfouten. Voor de globale straling K↓ > 750 W/m2 geeft tabel 3 het gemiddelde van de ∆T waarden voor vier categorieën van windsnelheid (corresponderend met de kwartielen van de windsnelheid in de geselecteerde intervallen). Dergelijke hoge waarden van K↓ komen vooral midden op de dag voor. Omdat ∆T /dt dan klein is, is ook het effect van traagheidsverschillen tussen de hutten op ∆T klein. De tabel laat zien dat ∆T varieert tussen –0.536°C voor Young.aspII en 0.174°C voor Stev. pvc voor het eerste kwartiel van de windsnelheid en dat de absolute ∆T waarden kleiner worden met toenemende windsnelheid. De individuele waarden varieren tussen –1.22°C voor Young.aspII en 0.83°C voor zowel Stev.pvc als Stev. wood. Het ontwerp van de Young.aspII, met zijn sterke kunstmatige ventilatie, is zodanig dat het stralingsfouten minimaliseert. Wanneer we er van uit zouden gaan dat de stralingsfouten van deze hut nul zijn, dan volgt daaruit dat de maximale stralingsfout op kan lopen tot ca. 2.1°C voor individuele 10-minuut waarden (Stev.pvc en Stev.wood).

Neerslag gecombineerd met wind en/of kunstmatige ventilatie kan ervoor zorgen dat sensoren nat worden en daardoor natte-bol effecten vertonen. We hebben het gedrag van de hutten voor deze omstandigheden bestudeerd en daaruit bleek dat men name de Young.aspII last heeft van natte-bol effecten tijdens perioden met regen. Figuur 5 geeft hier een voorbeeld van. De figuur laat een zesdaagse periode met regen zien in december 1993, waarbij naast ∆T ook de neerslagintensiteit en de windsnelheid te zien zijn. Het natte-bol effect (relatieve afkoeling) van Young.aspII tijdens periMETEOROLOGICA 2 - 2007

23

schotelhutten en hebben bovendien meer last van stralingsfouten. De Young.aspII is een geheel ander type hut. Deze hut heeft door zijn sterke kunstmatige ventilatie de kleinste stralingsfout van alle hutten waardoor hij overdag de ware luchttemperatuur het beste benadert. Tijdens regen is het gedrag van Young.aspII echter niet optimaal doordat waterdruppeltjes de sensor kunnen bereiken.

Figuur 5. Temperatuurverschillen ∆T (Young.aspII – Knmi.ref), regenintensiteit en windsnelheid in de periode 15–20 december 1993.

oden met regen is duidelijk waarneembaar. Een toename in de windsnelheid vergroot het effect. Een vergelijking van de statistische eigenschappen van ∆T voor regenomstandigheden met droog/ bewolkte omstandigheden (bedekkingsgraad = 8 octa) laat zien dat Young.aspII gemiddeld 0.15°C kouder is voor natte omstandigheden dan voor droog/bewolkte omstandigheden. Voor de overige hutten zijn deze verschillen verwaarloosbaar.

Dit afwijkende gedrag van Young.aspII is ook zichtbaar in de standaardafwijking van ∆T. Voor Young.aspII is deze voor natte omstandigheden 0.71°C groter dan voor droog/bewolkte omstandigheden.

Voor de overige hutten is de standaardafwijking van ∆T veel kleiner dan voor Young.aspII en bijna gelijk voor natte en droog/bewolkte omstandigheden. Uit de analyse blijkt dus dat de temperaturen van Young.aspII te laag zijn tijdens regen. Bij het toegepaste ontwerp is het kennelijk mogelijk dat regendruppels de sensor bereiken.

Andere bijzondere omstandigheden zijn bijvoorbeeld perioden met sneeuwbedekking en mist. Door sneeuwbedekking kunnen op heldere dagen door stralingsfouten de temperatuurverschillen tussen hutten extreem groot worden (zie bijv.

Gill, 1983). De grote albedo van sneeuw (tussen de 0.40 en 0.95 voor oude, respectievelijk verse sneeuw) vergeleken met gras (circa 0.2), zorgt voor een sterke toename van reflectie van straling.

Het hutontwerp bepaalt in hoeverre de gereflecteerde straling direct of indirect de sensor bereikt. Helaas was het aantal dagen met sneeuwbedekking in de waarneemperiode te klein om statistische 24

METEOROLOGICA 2 - 2007

uitspraken te doen. Voor de beschikbare gegevens was echter wel duidelijk dat ∆T veel groter was voor omstandigheden met sneeuwbedekking vergeleken met omstandigheden zonder sneeuwbedekking.

Voor perioden met mist konden we wel een vergelijking maken tussen de hutten.

Mist kan een effect hebben op de temperaturen door condensatie van druppeltjes op de sensor. De temperatuurverschillen tijdens mist zijn echter klein en variëren tussen –0.012ºC (Knmi.asp) en 0.047ºC (Stev.pvc). De verschillen tussen natteen drogebol temperaturen nemen af met toenemende relatieve vochtigheid. Dit is waarschijnlijk de reden dat tijdens mist (hier met rh gemiddeld 99.5%), condensatie van kleine druppeltjes op de sensor weinig effect heeft op de onderlinge temperatuurverschillen.

Discussie en conclusies De hier onderzochte thermometerhutten zijn ruwweg onder te verdelen in drie groepen: (1) Knmi.asp (met minimale kunstmatige ventilatie), Vaisala, Young, Socrima and Stev.pvc.asp, (2) Stev.pvc and Stev.wood, en (3) Young.aspII. De jaargemiddelde verschillen met Knmi. ref zijn in het algemeen klein vergeleken met de waargenomen stijging in de wereldgemiddelde temperatuur van de afgelopen 150 jaar. De verschillen op dagbasis kunnen echter gemakkelijk een orde groter zijn. Hierbij gedragen de hutten in de eerste groep zich ongeveer hetzelfde als Knmi.ref. De natuurlijk geventileerde Stevenson hutten uit de tweede groep reageren door hun afmeting en massa trager dan de moderne

De grootte van de temperatuurverschillen tussen thermometerhutten is sterk afhankelijk van het weer. Vooral straling en windsnelheid spelen daarbij een rol.

Een probleem met de windsnelheid is dat deze vaak niet op huthoogte bekend is en dat lage windsnelheden (< 1.0 m/s) moeilijk te meten zijn met de huidige anemometers. Juist bij deze lage windsnelheden zijn de temperatuurverschillen het grootst. Dit geldt ook bij vergelijking van identieke thermometerhutten op verschillende locaties van hetzelfde station (Brandsma, 2004).

De overgang naar een nieuw type hut op een bepaalde locatie kan tot inhomogeniteiten leiden in een klimaatreeks. Door parallelmetingen te verrichten hebben we de mogelijkheid om transferfuncties af leiden zoals beschreven in Brandsma en Van der Meulen (2007). Deze functies kunnen vervolgens gebruikt worden om weersafhankelijke correcties aan te brengen (dit geldt ook voor andere elementen dan temperatuur). Zonder dergelijke correcties kunnen we géén betrouwbare schatting geven van veranderingen in extremen. Het benodigde werk is echter arbeidsintensief en nog géén standaard praktijk bij de meeste meteorologische instituten.

Literatuur Brandsma T., 2004: Parallel air temperature measurements at the KNMI-terrain in De Bilt (the Netherlands) May 2003 – April 2005 (Interim report). KNMI-publication 207, De Bilt, The Netherlands. 29 pp;.http://www.knmi. nl/publications/full-texts/hisklim7.pdf Brandsma, T., and J.P. van der Meulen, 2007: Thermometer Screen Intercomparison in De Bilt (the Netherlands), Part II: Description and modeling of mean temperature differences and extremes. Int. J. Climatology (in press); http://www.knmi.nl/publications/full-texts/brandsmavandermeulen2.pdf Gill, G.C., 1983: Comparison Testing of Selected Naturally Ventilated Solar Radiation Shields. Report to NOAA Data Buoy Office for Development Contract #NA-820A-A-266, 15pp., 15 figs.

Meulen, J.P. van der, and T. Brandsma, 2007. Thermometer Screen Intercomparison in De Bilt (the Netherlands), Part I: Understanding the weather-dependent temperature differences. Int. J. Climatology (in press); http://www.knmi.nl/publications/full-texts/vandermeulenbrandsma2.pdf WMO (World Meteorological Organization), 1992: International Meteorological Vocabulary (WMO-No. 182).

WMO, Geneva.

Tabel 1. Details van de thermometerhutten en de daarin geplaatste sensoren.

De Stevensonhutten zijn van KNMI ontwerp.

Thermomethut

Afkorting

Start datum

Eind datum

Diameter (m)

Ventilatie

Sensor

KNMI schotel

Knmi.ref

89/01/09

95/02/01

0.30

natuurlijk

Pt500

KNMI schotel geaspireerd

Knmi.asp

90/12/13

93/02/20

0.30

geaspireerd (1 dm3/min) Pt500

Vaisala multi-plate DTR11

Vaisala

89/01/09

93/02/20

0.30

natuurlijk

Young Gill schotel 41002

Young

89/01/09

93/02/20

0.12

natuurlijk

Young geaspireerd type I 43408

Young.aspI

Pt500 Pt500 dm3/s)

Pt1000 1

90/12/13

92/08/18

0.15/0.04

geaspireerd (0.1

Young geaspireerd type II 43408 Young.aspII

92/08/18

95/02/01

0.15/0.025

geaspireerd (0.1 dm3/s)

Pt1000 1

Socrima schotel BMO 1167A

Socrima

91/03/08

95/02/01

0.20

natuurlijk

Pt500

Stevenson PVC

Stev.pvc

89/01/09

91/03/06

0.70

natuurlijk

Pt500

Stevenson PVC geaspireerd

Stev.pvc.asp 91/03/07

95/02/01

0.70

geaspireerd (1 dm3/s)

Pt500

Stevenson hout

Stev.wood

93/02/20

0.70

natuurlijk

Pt500

89/01/09

1

Voor de Young aspirated hutten zijn de sensoren een integraal onderdeel van de hut. De eerste waarde voor de diameter voor deze hutten heeft betrekking op de de diameter van het stralingsscherm, de tweede op de buis waarin de sensor zich bevindt.

Tabel 2. Jaargemiddelde temperatuurverschillen ∆T (hut – Knmi.ref) voor de dagminimumtemperatuur Tn , maximumtemperatuur Tx en gemiddelde temperatuur Tmean. De hutten en en de periode van overlap met Knmi.ref zijn gedefinieerd Tabel 1. De waarden tussen haakjes geven de standaardfouten. ∆Tn (ºC)

∆Tx (ºC)

-0.002 (0.004)

-0.040 (0.003)

-0.012 (0.001)

Vaisala Young Young.aspII Socrima Stev.pvc Stev.pvc.asp

0.007 (0.001) 0.026 (0.002) 0.029 (0.007) 0.023 (0.002) 0.082 (0.005) 0.015 (0.002)

-0.022 (0.002) -0.001 (0.003) -0.275 (0.009) 0.044 (0.003) 0.060 (0.006) -0.032 (0.003)

-0.017 (0.000) 0.005 (0.001) -0.112 (0.004) 0.018 (0.001) 0.025 (0.002) -0.007 (0.001)

Stev.wood

0.092 (0.006)

0.035 (0.005)

0.032 (0.002)

Knmi.asp

∆Tmean (ºC)

*Cursieve waarden verschillen niet significant van nul (2×se) Tabel 3. Gemiddelde temperatuurverschillen T (hut – Knmi.ref) voor 10-minuut intervallen met hoge waarden voor de globale straling (> 750 W/m2) voor de vier windsnelheid kwartielen.

Screen

u < 2.9 m/s

2.9 ≤ u < 3.7

3.7 ≤ u < 4.9

u ≥ 4.9 m/s

Knmi.asp

-0.086

-0.042

-0.050

-0.029

Vaisala Young

-0.097 -0.127

-0.047 -0.075

-0.028 -0.026

-0.007 -0.003

Young.aspII Socrima

-0.536 0.066

-0.368 0.043

-0.260 0.020

-0.202 0.030

Stev.pvc

0.174

0.078

0.050

0.060

Stev.pvc.asp

-0.157

-0.133

-0.100

-0.027

Stev.wood

0.120

0.048

0.030

-0.003

*Cursieve waarden verschillen niet significant van nul (2×se)

METEOROLOGICA 2 - 2007

25

BBOS symposium voorjaar 2007 MARTIJN SCHAAP1, INGEBORG KOOTER1, JAN MATTHIJSEN2, RENE VAN GRIEKEN3 EN JAAP HANEKAMP4 (1: TNO, 2: MILIEU EN NATUUR PLANBUREAU, 3: UNIVERSITEIT ANTWERPEN, 4: STICHTING HEIDELBERG APPEAL NEDERLAND RESEARCH EN ROOSEVELD ACADEMY) Het voorjaarssymposium 2007 van de Buys Ballot OnderzoekSchool (BBOS) stond dit keer in het teken van de problematiek van zogenaamd “fijn stof ”. Onder de symposiumtitel Another one bites the dust? gaf een vijftal sprekers een inleiding en commentaar op dit actuele onderwerp. Hieronder volgt van elk van hen een samenvatting van de presentatie Wat is Fijn Stof?

(MARTIJN SCHAAP, TNO) Fijn stof is een verzamelnaam voor in lucht zwevende deeltjes of druppeltjes, ook wel aerosolen genoemd. Het inademen van deze deeltjes wordt geassocieerd met een ongunstig effect op de gezondheid. Daarnaast spelen de deeltjes een belangrijke rol in andere milieuthema’s zoals klimaatverandering, verzuring, vermesting, zicht en verspreiding van toxische stoffen in het algemeen.

Figuur 1. Foto van een deeltje gemaakt met een elektronenmicroscoop. De pijlen laten primaire roetdeeltjes zien die zijn ingevangen in het deeltje.

Fijn stof bestaat uit deeltjes van verschillende grootte, van verschillende herkomst, en met een verschillende chemische samenstelling. De grootte van de deeltjes spant van enkele nanometers (nm) tot enkele tientallen micrometers (μm). Het aantal deeltjes wordt gedomineerd door deeltjes van 100 nm of kleiner. Typische concentraties voor deeltjesaantallen zijn enkele duizend tot enkele tienduizend per kubieke centimeter. Nieuwe deeltjes komen in de atmosfeer door directe emissie (primair) of door de formatie van nieuwe deeltjes in de atmosfeer (secundair). Directe emissies spelen een belangrijke rol in dichtbevolkte gebieden. Verkeersemissies hebben bijvoorbeeld een duidelijk effect op de deeltjesaantallen concentraties over Nederland. Het tweede proces, nucleatie van secundaire gassen met een lage dampspanning zoals 26

METEOROLOGICA 2 - 2007

zwavelzuur (H2SO4), treedt zo nu en dan boven Nederland op. Dit fenomeen vindt alleen plaats in zeer schone lucht en in onze omgeving condenseren deze gassen dan ook voornamelijk op al bestaande (primaire) deeltjes. Voor salpeterzuur (HNO3) en ammoniak (NH3) geldt dat ze alleen maar condenseren. Coagulatie met (grotere) deeltjes en verdere aangroei door condensatie van precursor gassen zijn de voornaamste mechanismen waardoor de massa van de kleine deeltjes wordt verplaatst naar het gebied tussen 0.1 en 1 μm. Het is dit gebied dat een groot deel van de massa (maar slechts een fractie van de aantallen) van fijn stof bevat. Deze deeltjes hebben een veel langere levensduur omdat coagulatie alsmede droge en natte depositie inefficiënt zijn. De levensduur van deze deeltjes in de atmosfeer is enkele dagen tot enkele weken en deze deeltjes kunnen over grote afstanden worden getransporteerd. Het effect van processen als coagulatie en condensatie is dat men niet kan spreken van een enkel deeltje (bijvoorbeeld sulfaat) maar dat een fijn stof deeltje bestaat uit een groot aantal verschillende componenten met een complexe structuur (zie figuur 1).

Naast deze zogenaamde fijne deeltjes bestaat er ook nog een grove fractie.

Deze fractie wordt met name geëmitteerd

door frictieprocessen. De belangrijkste zijn zeezoutemissies (wind afhankelijk), suspensie van bodemstof door wind of mechanische processen (verkeer, landbewerking). Daarnaast bevat deze fractie in kleine hoeveelheden een groot aantal metalen afkomstig van slijtage, zoals van remvoeringen.

In figuur 2 wordt de samenstelling van fijn stof weergeven voor een aantal locaties in Europa. De concentratie PM10 (alle deeltjes kleiner dan 10 μm) in afgelegen gebieden van Europa is 3-5 μg/m3.

Aan de andere kant van het spectrum is de concentratie van fijn stof in grote steden 30-45 μg/m3. De secundaire anorganische fractie (SO4, NO3 en NH4) van fijn stof beslaat ongeveer 25-50% van de totale massa. Sulfaat is de dominerende fijn stof component in afgelegen gebieden. In de meer dichtbevolkte gebieden wordt fijn stof gedomineerd door nitraat en de primaire koolstofhoudende deeltjes. De laatste zijn veelal afkomstig van verbrandingsprocessen zoals transport (diesel), kachels in huishoudens (hout) en kolengestookte energiecentrales. Zo’n 20-30 procent van de massa wordt ingenomen door zeezout en bodemstof. Ten slotte geven samenstellingmetingen bijna nooit een massabalans en is een significant deel van de massa onverklaard.

De complexiteit van de formatie en processen rond fijn stof alsmede de grote

Figuur 2. Samenstelling van fijn stof op verschillende locaties in Europa. De stations zijn gerangschikt van remote (links) tot straatstations (rechts). (Bron: Putaud et al., Atmos. Environ., 38, 2579-2595, 2004)

Figuur 3. Mogelijke biologische werkingsmechanismen van fijn stof.

diversiteit aan bronnen (direct alsmede precursor gassen) maakt dat de onzekerheden in de huidige stand van kennis nog groot zijn. Modellen beschrijven op dit moment de massaconcentratie van fijn stof. Echter, deze wordt met 30-40 % onderschat. De grootste onzekerheden in de modellering betreffen de koolstofhoudende fractie (onderschatting factor 2-3) en bodemstof (niet in de modellen).

Op het moment worden de eerste modellen ontwikkeld die ook de aantallenconcentratie en de grootteverdeling van de deeltjes expliciet berekenen. Echter, de deeltjesaantallen worden nog ernstig onderschat (vaak met een factor 10).

Een ander thema is gerelateerd aan metingen. Ammoniumnitraat (~10-30% van de massa), water en een deel van de koolstofhoudende deeltjes zijn vluchtig. Deze eigenschappen maken het heel lastig fijn stof (PM10) op routinebasis te monitoren.

Er is automatische meetapparatuur ontwikkeld maar die onderschatten systematisch de fijn stof concentratie. Door het gebruik van verschillende apparatuur in de verschillende landen in combinatie met een wirwar aan correctiefactoren is het onmogelijk een consistent beeld van de fijn stof niveaus in Europa te verkrijgen.

Fijn stof is een containerbegrip voor deeltjes met uiteenlopende grootte en samenstelling. Door de combinatie van chemische en fysische processen is er sprake van een complex mengsel van deeltjes. Het is een grote uitdaging om de bronnen, de samenstelling, de processen die aan de vorming, transformatie en verwijdering van fijn stof bijdragen alsmede de effecten op de gezondheid en in andere milieuthema’s te kwantificeren.

Gezondheidseffecten door fijn stof, hoe werkt dat dan?

(INGEBORG KOOTER, TNO) Epidemiologisch onderzoek laat zien dat fijn stof geassocieerd is met gezondheidseffecten zoals vervroegde sterfte,

Figuur 4. Manieren waarop fijn stof bijdraagt aan de productie van Reactive Oxygen Species (ROS).

toename in ziekenhuisspoedopnames voor hart- en luchtwegaandoeningen, luchtwegklachten en functiestoornissen. Bepaalde risicogroepen binnen de bevolking, zoals mensen met cardiopulmonaire aandoeningen of een bepaalde genetische achtergrond zijn hier vooral gevoelig voor.

Fijn stof wordt onderverdeeld in een grove (2.5-10 μm), fijne (0.1-2.5 μm) en ultrafijne (<0.1 μm) fractie. Afhankelijk van de grootte kan fijn stof op verschillende plaatsen in de longen terecht komen. In het algemeen geldt dat hoe kleiner het deeltje, des te dieper depositie plaats zal vinden. Grotere deeltjes zullen hierbij gemakkelijk door het trilhaar systeem verwijderd worden, maar juist de hele kleine deeltjes lijken te ontsnappen aan de opruimsystemen van het lichaam, zoals fagocytose. Naast depositie van de ultrafijne deeltjes in de longblaasjes vindt ook depositie van deze deeltjes in de neusholte plaats.

Om te begrijpen hoe gezondheidseffecten door fijn stof kunnen optreden worden toxicologische studies uitgevoerd.

Hierin worden de eigenschappen vastgesteld van fijn stof: biologisch, ‘wat is het werkingsmechanisme?’, chemisch, ‘wat is de rol van samenstelling?’ en ten slotte fysisch, ‘wat is de rol van grootte, oppervlakte en aantallen?’. Recente toxicologische studies hebben laten zien dat bij reële blootstelling concentraties fijn stof onder andere resulteert in cardiovasculaire effecten. Zo trad onder invloed aan fijn stof blootstelling het proces van atherosclerose versneld op bij muizen met deze aandoening, werd de hartslag beïnvloed, en had fijn stof effect op de productie van een aantal bloedstollingsfactoren.

Mogelijk biologische werkingsmechanismen omvatten: 1. Transport van de ultrafijne deeltjes via depositie in de neusholte en de zogenaamde olfacto-

rische zenuwen naar de hersenen, 2.

Transport naar organen anders dan de longen, 3. Longschade door middel van oxidatieve stress (figuur 3).

Het mechanisme van oxidatieve stress wordt in verband gebracht met het doen ontstaan van verschillende ziekten (atherosclerose, Alzheimer, veroudering etc.) als ook met het veroorzaken van gezondheidseffecten door fijn stof. Aan de basis van oxidatieve stress staan de reactieve zuurstofdeeltjes. Dit zijn vrije radicalen welke een zuurstofmolecuul bevatten, zogenaamde ‘Reactive Oxygen Species’ (ROS). ROS komen veelvuldig in ons lichaam voor, zowel functioneel (in regulerende functies of bijvoorbeeld als neurotransmitter, NO) als ook per abuis (in mitochondria komt bijvoorbeeld tijdens het energieproductieproces ongewenst het superoxideradicaal vrij). Wanneer de productie van ROS de verwijdering, door onder meer ons anti-oxidant systeem, ervan overstijgt dan spreken we over een situatie van oxidatieve stress. Een hoge mate van oxidatieve stress kan resulteren in ontstekingsprocessen, oxidatieve schade aan lipiden, eiwitten of DNA kan uiteindelijk resulteren in verschillende ziektebeelden.

Fijn stof wordt verondersteld op de volgende manieren bij te dragen aan de producties van ROS (figuur 4). Allereerst kunnen de allerkleinste ultrafijne deeltjes de mitochondria binnendringen, waar ze structurele schade aanrichten wat resulteert in de productie van superoxideradicalen. Ten tweede kunnen in water oplosbare overgangsmetalen (Fe2+, V3+, Cu+) de zogenaamde Fentonreactie katalyseren waarbij er hydroxylradicalen gevormd worden. Ten derde kunnen bepaalde organische fracties (PAKs, semi-quinonen) redox cycli doorlopen waarbij hydroxylradicalen geproduceerd worden. Tenslotte induceert fijn stof activatie van het ontstekingsmechanisme in het lichaam, waarbij verdedigingscellen, METEOROLOGICA 2 - 2007

27

waarschijnlijk zal afnemen als 2005) waarin de Europese richtlijn is gevolg van het gevoerde nati- vastgelegd. Hoewel de koppeling tussen onale en Europese beleid om ruimtelijke ordening en de luchtkwaliteit emissies te reduceren, worden minder knellend is geworden, blijft het in 2010 nog wel overschrijdin- mogelijk dat een overschrijding van de gen van de PM10-grenswaarden PM10-grenswaarde leidt tot belemmerinverwacht. Met extra maatre- gen bij de uitvoering van bouwplannen. gelen verwacht het MNP dat Nederland mogelijk in 2015 kan De behoefte is dus groot om fijnstofconvoldoen aan de strengste grens- centraties en delen ervan nauwkeurig waarden voor PM10. Europese te kunnen vaststellen. De werkelijkheid verkenningen voor 2020 op laat echter zien dat het fijnstofdossier op basis van verwachte emissie- alle punten grote onzekerheden bevat.

Figuur 5. Bronbijdragen in 2005 aan jaargemiddelde PM10ontwikkelingen geven aan dat Hierdoor kent de beoordeling of er concentraties gemiddeld voor Nederland en de agglomeratie fijn stof in heel Europa zal afne- sprake is van een overschrijdingsituatie Rotterdam/Dordrecht (Matthijsen en Visser, 2006). De men, maar dat vooral in Neder- een grote onzekerheidsmarge. Het MNP weergegeven PM10-bijdrage door verkeer in straten is het maakt kaarten met grootschalige achter50-percentiel (gemiddeld ~3 µg.m-3) en 95-percentiel (hoog land en aangrenzende gebieden achtergrondconcentraties van grondconcentraties van stoffen waarover ~9 µg.m-3) van berekende verkeersbijdragen voor ongeveer 650 straten in Amsterdam. fijn stof relatief hoog blijven. moet worden gerapporteerd in het kader Daarnaast blijkt uit metingen van het Besluit Luchtkwaliteit. Deze zoals neutrofielen en alveolaire macrofa- dat sinds 2000 de PM10-concentraties zogenaamde GCN-kaarten worden door gen, ROS kunnen produceren. in stedelijke gebieden in Nederland en bijvoorbeeld gemeentes en provincies aangrenzende gebieden min of meer con- gebruikt om, aangevuld met gedetailConcluderend: oxidatieve stress wordt stant zijn gebleven met waarden rond de leerde berekeningen, de lokale luchtals belangrijkste mechanisme gezien in strengste norm voor PM10. kwaliteit in kaart te brengen. Dit gebeurt het veroorzaken van gezondheidseffecvooral voor de situatie langs wegen. ten door fijn stof. Metalen en organische De gevolgen zijn mogelijk groot als een De GCN-kaarten met jaargemiddelde fracties zoals PAK en semi-quinonen grenswaarde wordt overschreden. Dat PM10-achtergrondconcentraties kennen spelen in het genereren van ROS een betreft niet zozeer de gezondheid: net een onzekerheid van 5-6 µg.m-3 (95% belangrijke rol. Deze componenten zijn wel of net niet voldoen aan grenswaar- BI). Toekomstverkenningen van PM10 in hoge mate vertegenwoordigd in de den levert voor gezondheid relatief wei- waarbij specifieke emissiescenario's ultrafijne fractie, zoals te vinden in bij- nig verschil, omdat gezondheidseffecten worden gebruikt kennen een iets grotere voorbeeld dieselemissies. De huidige ook onder de grenswaarden optreden. onzekerheid 6-7 µg.m-3 (figuur 6). maatvoering om fijn stof op basis van Echter als Nederland niet op tijd voldoet massa te meten is vanuit het gezond- aan de gestelde grenswaarden, kan het Bij de beleidsuitvoering worden hoge heidsperspectief gezien niet altijd even door de Europese Commissie in gebre- eisen gesteld aan de nauwkeurigheid relevant. Een additionele gezondheidsre- ke worden gesteld. Ook op nationaal waarmee de concentraties door de comlevante maat zoals het potentieel van fijn niveau is de druk om overschrijdingen binatie van meting en berekening vaststof om oxidatieve stress te genereren van grenswaarden te voorkomen onver- gesteld kunnen worden. Aan die eisen wordt aanbevolen. minderd hoog. De Raad van State heeft kan echter niet worden voldaan door in Nederland grote bouwplannen uitge- enerzijds de wetenschappelijke onzekerOnzekerheid troef in fijnstofdossteld of naar de prullenbak verwezen. heden die er nog zijn en anderzijds door sier De basis hiervoor wordt gevormd door de marges die impliciet volgen uit de (JAN MATTHIJSEN EN HANS VISSER, het Besluit Luchtkwaliteit (Staatsblad, regelgeving zelf. Het verdient daarom MILIEU EN NATUUR PLANBUREAU) De onzekerheden rond PM2.5 zijn nu Tabel 1. Europese fijn stof grenswaarden gericht op de volksgezondheid. zeker zo groot als die bij PM10. De aanStof Norm Niveau Geldig per staande Europese luchtkwaliteitsricht-3 PM10 Jaargemiddelde 40 µg.m 2005 lijn, die grenswaarden voor PM2.5 bevat, vormt zo een testcase om onzekerheden PM10 * Daggemiddelde, overschrijding is toege50 µg.m-3 2005 in het dossier op een nuchtere wijze te staan op niet meer dan 35 dagen per jaar* laten landen in nationale beleidsuitvoePM2.5 † 3-jaarsgemiddelde concentratie gewogen 10-20% 2020 ring rond PM2.5. naar blootstelling van de bevolking reductie (t.o.v. 2010) Fijn stof levert een belangrijke bijdrage PM2.5 † Jaargemiddelde 20-25 µg.m-3 2015 aan de milieugerelateerde ziektelast. Ter bescherming van de volksgezondheid * norm komt overeen met een jaargemiddelde PM -concentratie van ongeveer 31 µg.m-3 en van 10 zijn daarom voor PM10 Europese grens- ongeveer 32 µg.m-3 bij aftrek, zie het Besluit Luchtkwaliteit, van de bijdrage van zeezout aan de waarden vastgesteld, die vanaf 2005 van PM10-concentratie. De dagnorm is daarmee strenger dan de norm voor jaargemiddelde PM10-conkracht zijn (Tabel 1). Ook voor PM2.5 centraties. zijn recentelijk Europese normen voorge- † de marge bij de normen voor PM2.5 wordt gevormd door de voorgestelde waarden voor de ni_ 2.5 grenswaarden worden vastgesteld steld. PM10-concentraties in Nederland veaus. De besluitvorming rond de Europese richtlijn waarin PM -3 de dagoverschrijden in 2005 de grenswaarden is namelijk nog niet afgerond. Een grenswaarde van 20 µg.m voor PM2.5 is strenger dan norm voor PM10 die op zijn beurt weer strenger is dan een grenswaarde van 25 µg.m-3 voor PM2.5. (figuur 5). Hoewel het aantal knelpunten 28

METEOROLOGICA 2 - 2007

Figuur 6. Toekomstverkenningen van de jaargemiddelde PM10_concentratie in Nederland voor 2010 en 2020 (Velders et al., 2007); http://www.mnp.nl/nl/themasites/gcn/index.html

aanbeveling om bij de beleidsontwikkeling en in de uitvoeringspraktijk met onvermijdelijke onzekerheden in de vaststelling van luchtkwaliteit rekening te houden. De Europese Raad en Parlement behandelen een nieuwe Europese luchtkwaliteitrichtlijn, die waarschijnlijk in 2008 zal worden bekrachtigd. De richtlijn vat eerdere richtlijnen samen en zal grenswaarden bevatten voor PM2.5 die mogelijk strenger uitvallen dan de grenswaarden voor PM10. Tegelijkertijd zijn de onzekerheden in het fijnstofdossier nauwelijks afgenomen.

Literatuur Matthijsen, J. en H. Visser, 2006. PM10 in Nederland; Rekenmethodiek, Concentraties en Onzekerheden, MNP-rapport 500093005/2006, Bilthoven.

Staatsblad, 2005. Besluit luchtkwaliteit 2005, Staatsblad 316.

Velders G.J.M., J.M.M. Aben, J.P. Beck, W.F. Blom, J.D. van Dam, H.E. Elzenga, G.P. Geilenkirchen, A. Hoen, B.A. Jimmink, J. Matthijsen, C.J. Peek, K. van Velze, H. Visser, W.J. de Vries, 2007. Concentratiekaarten voor grootschalige luchtverontreiniging in Nederland; Rapportage 2007, MNP-rapport 500088001/2007, Bilthoven.

Het belang van PM2.5 voor preventief behoud van cultureel erfgoed (RENE VAN GRIEKEN, UNIVERSITEIT ANTWERPEN) In het kader van enkele projecten op het gebied van het behoud van cultureel erfgoed hebben we onlangs onderzoek verricht in verscheidene musea en kerken door heel Europa, Japan en de VS. Dit betrof onderzoek naar de effecten van luchtverontreiniging van zowel binnenals buitenlucht met behulp van voornamelijk röntgenspectrometrie (XRS: x-ray spectrometry). In elke situatie werden bulk aerosolen en individuele aerosoldeeltjes, zoals bijvoorbeeld PM2.5, en diverse gassen gemeten.

Atmosferisch aerosol werd bestudeerd in en om bijvoorbeeld het Correr Museum in Venetië, het Museum voor Kunstgeschiedenis in Wenen, het Koninklijk Museum voor de Schone Kunsten in Antwerpen en het Sainsbury Center for Visual Arts in Norwich (Engeland). In het eerste geval bleek dat de deeltjes die het meest bedreigend waren voor de schilderijen van Bellini in het museum afkomstig waren van het in verval zijnde pleisterwerk, en dat dit voorkomen kon worden door de wanden van het museum te bedekken met een plastic laag. In het laatste geval bleek dat luchtverontreinigingsdeeltjes makkelijk het museum konden binnenkomen. Dit was te wijten aan de architectonische constructie van het museum. Onlangs is onderzoek verricht in het Metropolitan Museum of Arts in New York en in verscheidene musea in België en Nederland.

Een andere studie betrof de mogelijke accumulatie van luchtverontreinigingsdeeltjes in de ruimte tussen de oorspronkelijke gebrandschilderde ramen en de onlangs aangebrachte beschermende voorzetramen in de kathedralen en kerken van Keulen, Parijs en Troyes. Naast vele andere typen deeltjes werden voornamelijk roet en bodemdeeltjes gevonden, deze waren niet significant anders dan de deeltjes binnen in de kerken.

Door de sterke trek in de tussenruimte werd geen zorgwekkende toename in de deeltjesconcentratie noch in de deeltjesdepositie op de glascollectoren in de tussenruimte waargenomen.

De hierboven genoemde methoden werden ook toegepast in kleine kerken in de Italiaanse Dolomieten en het Poolse Tatragebergte om het effect van ver-

schillende verwarmingssystemen op het aanwezige waardevolle cultuurerfgoed te onderzoeken. In het eerste geval bleek dat de verbranding in het verwarmingssysteem hoge NO-waarden veroorzaakte alsmede een sterke circulatie waardoor roet van buiten en van kaarsen en deeltjes van wierook geresuspendeerd werden.

Deze situatie, samen met de uitzetting van het hout en dehydratieverschijnselen, was dramatisch schadelijk voor het 14e-eeuwse houten altaar in de kerk.

Installatie van een nieuw en speciaal ontworpen elektrisch verwarmingssysteem in de kerkbanken bleek bevorderlijk voor de cultuurerfgoeden in deze kerk.

Samenvattend kan gesteld worden dat fundamenteel onderzoek naar de deeltjessamenstelling van grote waarde kan zijn bij het behoud van het culturele erfgoed.

Fijn stof, wetenschap en ‘de waarheid’ (JAAP C. HANEKAMP, HAN-RESEARCH EN ROOSEVELT ACADEMY) Wetenschap en techniek hebben in grote mate de wereld gevormd tot wat zij nu is. De ontdekkingen, ontwikkelingen en toepassingen zijn legio, en vooral de Westerse wereld plukt de vruchten daarvan. Welvaart en welzijn zijn min of meer de standaard geworden.

De grote sprong in welvaart ligt echter alweer zo’n veertig jaar achter ons. En daarmee is tevens onze focus verlegd.

We hebben geen honger meer, maar we zijn wel bang geworden (Beck, 1987).

Ziekte en dood zijn niet meer gerelateerd aan een gebrek aan voedsel en materie, maar aan wetenschap en techniek: bestrijdingsmiddelen, straling, fijn stof (een complex mengsel van deeltjesvormige luchtverontreiniging van zeer uiteenlopende chemische samenstelling).

Aan fijn stof is menig alarmistisch krantenartikel gewijd. Oppervlakkig gezien is dat vreemd, want de bekende luchtverontreinigingepisodes (Londen, 1952) leken ver achter ons te liggen. Historisch gezien is de stedelijke buitenlucht in de afgelopen 500 jaar nog nooit zo schoon geweest.

Bevolkingsonderzoek heeft echter de associatie gelegd tussen fijn stof van verschillende diameter en ziekte (aan luchtwegen en hart) en vervroegd overlijden.

Na de MNP-publicaties over fijn stof, circuleert al enige tijd het dodental van 18000 per jaar als gevolg van fijn stof blootstelling. De algemene wetenschappelijke en politieke consensus is dan METEOROLOGICA 2 - 2007

29

ook dat fijn stof een belangrijk volksgezondheidsprobleem is. En dat is hoogst merkwaardig.

Wetenschappelijk gezien bestaat er namelijk allerminst een consensus rondom de relatie fijn stof en volksgezondheid. Wie de wetenschappelijke literatuur tot zich neemt zal tot die conclusie komen. Op de in hoofdzaak twee wetenschappelijke fronten waarop dit discours gevoerd wordt –epidemiologie en toxicologie– zijn er namelijk vragen te over.

Een eerste observatie is dat het, soms felle, wetenschappelijk debat weggemasseerd is. Verder onderzoek is alleen maar bedoeld om de ingenomen stelling te onderbouwen, waarmee elke kans tot falsificatie verkeken is. Het feit dat in een vooraanstaand wetenschappelijk tijdschrift geprotesteerd werd door twee medewerkers van het RIVM tegen het citeren van een conceptrapport door Amerikaanse onderzoekers die tal van kritische kanttekeningen plaatsen bij het fijn stof vraagstuk is illustratief voor de nauwelijks verhulde vervlakking van het

wetenschappelijk fijnstofonderzoek.

De epidemiologische studies naar de korte- en lange termijn volksgezondheidseffecten van fijn stof laten een zwakke associatie zien, respectievelijk een relatief sterfterisico van ±1,005 en ± 1,25. (Een relatief risico van 1 houdt in dat er geen effecten gevonden zijn.

Roken heeft een relatief risico van 9 tot 30, afhankelijk van het tabakgebruik.)

Epidemiologie kan alleen associaties aan het licht brengen; nooit een causaal verband. De toxicologie kan wel licht werpen op de causaliteit. Die biedt tot op heden geen soelaas. Theorieën te over, zoals het bekende oxidatieve stress mechanisme in de longen, maar experimenteel onderzoek laat tot op heden bitter weinig zien, noch bij proefdieren, noch bij vrijwilligers.

Het debat overziend moet ik concluderen dat met het fijnstof debat het wetenschappelijke discours jaren in de tijd is teruggegaan richting het positivisme.

Computermodellen genereren, na toelevering van vele en diverse gegevens over mensen, een klein fijnstofrisico. Klein,

maar, zo is de stelling, voor iedereen van belang want iedereen wordt blootgesteld.

De stap die vervolgens wordt gezet, is filosofisch gezien positivistisch van aard en daarmee achterhaald. Er wordt namelijk beweerd dat er doden te betreuren zijn. Modellen die iets uitrekenen blijken dus toch reële afspiegelingen van de werkelijkheid? Dat is een denkfout van de eerste orde, en getuigt van een diep geloof in modellen.

De publieke en beleidsmatige behoefte aan zekerheid (‘Ik ben bang!’) dwingt mijns inziens wetenschappers tot uitspraken die onverdedigbaar zijn. Dat is mijns inziens de wetenschap onwaardig. Het is een schromelijke overschatting van het kunnen van de wetenschap. Ook voor een wetenschapper geldt, bescheidenheid siert de mens.

Literatuur Beck, U. 1987. The Anthropological Shock: Chernobyl and the Contours of the Risk Society. Berkeley Journal of Sociology: A Critical Review 32: 153 – 165.

Meer evenwicht in het werk van het IPCC? HENK TENNEKES Het Intergovernmental Panel on Climate Change evalueert de vooruitgang van het klimaatonderzoek in de wereld. Het IPCC produceert eens in de vijf of zes jaar een aantal dikke rapporten, vergezeld van Summaries for Policy Makers, die de evaluaties geschikt maken voor politieke discussies. Alles bij elkaar is het een zeldzaam ingewikkeld proces, dat van alle kanten wordt bestookt met commentaar en kritiek. De vraag die ik hier aan de orde wil stellen is hoe het proces zo zou kunnen worden bijgeregeld dat de negatieve reacties wat minder onrust veroorzaken. Ik denk daarbij niet aan een complete herstructurering van het IPCC, maar aan kleine veranderingen in de procesgang die met een beetje geluk de onvrede van diverse partijen wat kan verkleinen.

Klimaatverandering is geen kleinigheid, hoe je er ook tegenaan kijkt. Er staan grote maatschappelijke belangen op het spel. De tegenstellingen tussen rijke en arme landen worden op de spits gedreven, de voedselvoorziening in de wereld wordt bedreigd door het gebruik van biobrandstoffen, de ontbossing van de tropen raakt in een versnelling, er zijn terechte zorgen over de energievoorziening in de nabije toekomst, en ga zo maar door.

Wetenschappelijk is het ook allang geen koek en ei meer. De meningsverschillen dreigen zich te ontwikkelen tot een loopgravenoorlog. Welke disciplines mogen zich allemaal met het klimaat bemoeien?

Als meteorologie en oceanografie doordrenkt worden van politieke tegenstellingen, is het dan niet beter af te haken?

30

METEOROLOGICA 2 - 2007

Geloof je wel of niet in de voorspelkracht van computermodellen? Is er wel of niet een groot Europees klimaatcomputercentrum nodig? Moeten de betrokken natuurwetenschappelijke disciplines zich richten op het verminderen van onzekerheden? Mogen beleidsmakers dat van ons verwachten? Moet je als wetenschapper wel of niet meedoen aan het publieke debat? En hoe dan?

Voor Nederlandse klimaatonderzoekers is het in zekere zin gemakkelijk. Het Milieu- en Natuurplanbureau (MNP) is opgericht om te dienen als makelaar tussen wetenschap en politiek. Het heeft lang geduurd voordat dit van de grond kwam. De staf van het RIVM vond het wel prettig dat er vanuit het onderzoek rechtstreeks invloed op het Haagse beleid kon worden uitgeoefend. Als je onder-

zoek en evaluatie van het onderzoek in één hand houdt, kun je de belangen van je instituut gemakkelijker behartigen.

Maar andere partijen behartigen andere

Figuur 1. Henk Tennekes.

belangen, en dus ontaardt de besluitvorming al gauw in gekrakeel.

Om overeenkomstige redenen heeft Nederland niet voor niets een Centraal Planbureau. De ruzies van economen, niet alleen in eigen kring maar ook in de kranten, bevorderen de politieke besluitvorming niet. Het CPB heeft de taak, de politiek evenwichtig van dienst te zijn.

Het staat boven de partijen en houdt rekening met alle meningsverschillen.

Zo kan het adviezen geven waarmee de Haagse politiek uit de voeten kan.

procedures. Dat gaat met de beste bedoelingen, maar het blijft behelpen. Ik besef dat het in de relaties tussen autonome lidstaten niet anders kan. Dus ga ik nu niet even uit de losse hand een nieuwe opzet bedenken. Het is gemakkelijk genoeg om vanuit een luie stoel allerlei kritiek te verzinnen. Ik heb mijzelf daaraan ook een enkele keer bezondigd, maar deze keer probeer ik dat te vermijden.

De taak van het MNP is gemodelleerd op die van het CPB. De directeur, Klaas van Egmond, en zijn staf zijn zich terdege bewust van hun rol. Zij doen geen eigen natuurwetenschappelijk onderzoek, maar evalueren het onderzoek van anderen.

Ze bestuderen de meningsvorming in wetenschappelijke kringen, en schrijven hun conclusies op in beleidsrapporten.

Een mooi voorbeeld is het MNP- rapport “De Effecten van Klimaatverandering in Nederland” (oktober 2005, zie figuur 2), waarin een evenwichtig beeld wordt geschetst van de voor- en nadelen van een paar graden opwarming voor diverse maatschappelijke sectoren. Als het nodig is grijpt Van Egmond persoonlijk in. Een recent voorbeeld: toen er naar aanleiding van de film van Al Gore geroepen werd dat ons land binnen vijftig jaar onder water zou lopen, zei Van Egmond op TV dat de problemen van de grote rivieren urgenter zijn dan die van de kustverdediging.

Ik begin met de constatering dat allerlei wetenschappers hebben gemopperd over de formuleringen gebruikt in de Summaries for Policy Makers van het IPCC. In de eerste tien jaar van het IPCC waren dat vooral sceptici die vonden dat de SPM-teksten het klimaatprobleem te zwaar aangedikt hadden. Anderen haakten af omdat ze ernstige bezwaren hadden tegen de verstrengeling van politieke belangen en wetenschappelijke inzichten in het IPCC. Tegenwoordig mopperen vooral onderzoekers die vinden dat de teksten te veel zijn verwaterd. Trouwens, ook Europese beleidsmakers roeren zich, nu de rest van de wereld zich weinig lijkt aan te trekken van de koers die de EU vaart. Het IPCC doet het ook nooit goed, lijkt het. Dat hoeft niemand te verbazen. De eindteksten worden vastgesteld in moeizame onderhandelingen tussen beleidsmakers en wetenschappers.

De diplomaten, governmental representatives geheten, hebben andere zorgen en plichten dan de onderzoekers: ze moeten wel water bij de wijn doen om ergens mee thuis te kunnen komen. Maar dan steigeren onderzoekers. Begrijpelijk.

In ons land is er dus een helder onderscheid tussen Science en Assessment.

Dat wordt extra duidelijk gemaakt in de engelse naam van het MNP: Netherlands Environmental Assessment Agency.

Nederlandse klimaatonderzoekers kunnen, als ze dat willen, met enig recht beweren dat de interactie met beleidsmakers door het MNP wordt verzorgd.

De consequentie van dat standpunt is dan wel dat je je mond moet houden in het publieke debat. Bovendien is het een beetje kort door de bocht voor instituten als het KNMI, die zelf ook een publieke functie hebben. Op een later moment hoop ik hierop terug te komen.

In Nederland kunnen we onze zorgen over klimaatverandering doorschuiven naar het MNP als we dat willen. Internationaal ligt dit veel ingewikkelder. Er bestaat geen wereldregering, en dus ook geen Assessment Agency met een duidelijk omschreven taak. Het IPCC probeert dit gat te vullen met allerlei ad-hoc

Hoe zou je kunnen voorkomen dat onderzoekers afhaken? Ik zou een helder onderscheid willen maken tussen de taken van onderzoekers en die van beleidsmakers. Ik zou willen dat de wetenschappelijke evaluaties (Scientific Assessments) geschreven werden door wetenschappers, en de beleidsevaluaties (Policy Assessments) door beleidsmakers. Concreet: onderzoekers van KNMI, IMAU en WUR doen mee aan de wetenschappelijke evaluaties, ambtenaren van VROM en stafleden van het MNP aan de beleidsevaluaties. Dat vermindert de complicaties die ontstaan door belangenverstrengeling en geeft beide partijen een flink stuk ruimte om de klus op eigen manier te klaren. Het idee dat een beleidstuk een destillaat van de wetenschappelijke meningsvorming moet zijn leidt tot nodeloze verwarring, alleen al omdat wetenschappers dan de schoenen van diplomaten moeten aantrekken, en dus werk moeten doen waarmee ze

Figuur 2. MNP rapport omslag.

geen ervaring hebben. Als het niet langer nodig is om twee rollen tegelijkertijd te spelen, wordt alles wat beter behapbaar.

Bovendien kun je dan een heldere keuze maken over de deelname van Nederlanders aan de procesgang van het IPCC. De deelname van beleidsmakers moet uiteraard in Den Haag worden geregeld, maar onderzoekers kunnen beter door de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen worden geselecteerd.

Als je dit zou doen, los je ook het krampachtige gedoe rondom de veronderstelde noodzaak van het bereiken van consensus op. Het IPCC moet zijn output verkopen met een beroep op de bereikte overeenstemming in wetenschappelijke kringen.

Die bestaat helaas niet. In de loop van de jaren is dit probleem alleen maar erger geworden. Sommige onderzoekers denken dat het versneld afsmelten van de ijskap van Groenland het meest dringende probleem is, anderen zien het naderen van een nieuwe ijstijd. Velen maken zich zorgen over de ontbossing van Brazilië en Indonesië; nog weer anderen vinden dat het klimaat erger verstoord wordt door grootschalige irrigatie van landbouwgewassen dan door broeikasgassen.

En mensen als ik blijven doordrammen over de beperkte voorspelbaarheid van het klimaat. Als we overeenstemming konden bereiken over het idee dat de wetenschappelijke evaluatie losgekoppeld wordt van de diplomatieke, kunnen de wetenschappelijke evaluaties van het IPCC ruimte geven aan het hele spectrum van wetenschappelijke inzichten.

Daarmee zou heel wat gewonnen zijn.

METEOROLOGICA 2 - 2007

31

Ik begrijp best dat de diplomatieke onderhandelingen over de tekst van een SPM dan moeilijker worden. Dat is dan maar zo. Over de politieke consequenties van wetenschappelijke inzichten kun je onderhandelen, niet over de inzichten zelf. De beleidsmakers moeten dan maar bakkeleien over de vraag of de aanpak van broeikasgassen inderdaad de hoogste prioriteit moet hebben. Diplomatieke consensus is nodig, anders komt er van

wereldwijde afstemming van het klimaatbeleid niets terecht. Maar die consensus moet gebaseerd zijn op beleidsbelangen, niet op de mythe dat wetenschappers het wereldwijd met elkaar eens zijn geworden. Dat is helaas niet zo.

Hoe je er ook naar kijkt, de hoop dat de procesgang van het IPCC zou leiden tot het verminderen van onzekerheden blijkt ijdel te zijn. Er is een redelijk breed

gedragen overeenstemming over de relatie tussen de uitstoot van broeikasgassen en enkele graden temperatuurstijging op aarde, maar daar blijft het bij. Alle andere aspecten van het klimaatprobleem worden elk jaar minder overzichtelijk.

De wetenschap kan geen antwoord bieden op alle vragen. Daarmee moeten we leren leven.

Korte Berichten

In herinnering Willem Hovius FRED BOSVELD EN HENK DE BRUIN Op 20 april jl. is Willem Hovius overleden. Willem heeft vanaf 1965 bij het KNMI gewerkt en heeft gedurende diverse periodes van zijn loopbaan een belangrijke rol gespeeld rond de onderzoekssite Cabauw. Mede door Willems inzet kon Cabauw zich door de jaren heen ontwikkelen. In de jaren zeventig van de vorige eeuw was hij nauw betrokken bij het experimentele grenslaagonderzoek waarmee Nederland internationale faam verwierf. En in het afgelopen decennium droeg hij bij tot de ontwikkeling van Cabauw tot één van de belangrijkste atmosferische profilingstations in Europa. Karakteristiek voor Willem was ook bijvoorbeeld zijn rol bij het KNMIzaalvoetbalteam in het begin van de jaren zeventig van de vorige eeuw. Hij was geregeld scheidsrechter, een rol die maar weinigen wilden spelen. Door zijn sterke persoonlijkheid en zijn kordate optreden accepteerde iedereen zijn natuurlijke gezag. Na de wedstrijden was hij gewoon weer de gezellige Willem. Hoogtepunten in Willems werk waren de Baltex Bridge Campagnes, gehouden in 2001 en 2003, waarbij een groot aantal internationale wolkenonderzoekers op en rond Cabauw hun experimenten uitvoerden. Onder deze omstandigheden was Willem op zijn sterkst. Improviserend organiseren wist 32

METEOROLOGICA 2 - 2007

hij onderwijl door zijn warme belangstelling voor de medemens een bijzondere open sfeer te creëren. Hierdoor kreeg Cabauw de naam van toegankelijke onderzoekssite. Eind 2006 werd op de ZDF een documentaire uitgezonden die volledig over het Duitse wolken- en klimaat onderzoek ging, maar het Nederlandse Cabauw was hierbij prominent als onderzoekssite aanwezig.

Henk de Bruin verlaat Wageningen Universiteit LEERSTOELGROEP METEOROLOGIE EN LUCHTKWALITEIT Na een dienstverband van 12 jaar bij het KNMI en van 25 jaar aan Wageningen Universiteit gaat Dr Henk de Bruin, universitair hoofddocent bij de leerstoelgroep Meteorologie en Luchtkwaliteit, met vervroegd pensioen.

Bij het KNMI begon Henk zijn werkzame leven en hier heeft Henk veel werk verricht aan het verdampingsonderzoek. Ook zijn proefschrift ging over dit onderwerp. Daarnaast had hij veel interesse in het gedrag van de grenslaag en het gedrag van de watertemperatuur van grote meren. Maar het bekendste werk in deze tijd was zijn ijsgroeimodel. Dit model wordt tot op de huidige dag nog steeds gebruikt door het KNMI, vooral als er weer een mogelijkheid voor een elfstedentocht op de loer ligt.

Aan Wageningen Universiteit (WU) gaf Henk zijn colleges met veel inzet en plezier, maar zijn voorkeur lag toch bij het onderzoek. En dit onderzoek moest uit twee essentiële componenten bestaan.

Zoals hij zijn studenten voorhield: “onderzoek moet niet alleen bestaan uit het bouwen van computermodellen, maar moet een symbiose zijn van theorievorming en goed opgezette experimenten om deze modellen goed te kunnen veri-

fiëren”. Velen zullen het hier van harte mee eens zijn.

Zijn onderzoek aan de WU bestaat ondermeer uit een lange reeks internationale meetcampagnes. Het begon allemaal met het La Crau experiment in Zuid-Frankrijk begin jaren tachtig. Later kwamen er steeds meer projecten bij en de afstand werd almaar groter. Zo volgden onder andere HAPEX (Niger), EFEDA (Spanje), Yaqui (Mexico), CASES (USA), RAPID (USA), EVAGRIPS (Duitsland) en IRRIMED (Marokko, Tunesië, Jordanië en Syrië). De leerstoelgroep Meteorologie en Luchtkwaliteit heeft hierdoor een goede naam verworven in het buitenland en wordt vaak uitgenodigd om internationaal haar steentje bij te dragen.

Henk’s expertise richt zich op uitwisselingsprocessen tussen het landoppervlak en de atmosfeer. Het mechanisme voor deze uitwisseling is turbulentie, een van de laatste onopgeloste problemen uit de klassieke fysica. Behalve fundamentele en theoretische bijdragen aan dit vakgebeid, heeft Henk, als een echte Wageninger, ook altijd oog gehad voor toepassingsgerichte studies, met als belangrijkste onderwerp het watergebruik in (semi-)aride gebieden. In dat kader heeft

hij vele jaren colleges gegeven aan buitenlandse studenten bij het IHE in Delft en het ITC in Enschede.

Een andere belangrijke onderzoekslijn die door Henk is uitgezet en waar de leerstoelgroep internationaal grote erkenning voor heeft verworven is de scintillometrie. In de meteorologie worden meestal puntwaarnemingen gedaan, maar vaak is men geïnteresseerd in ruimtelijke waarnemingen. Om dit laatste te kunnen realiseren heeft men veel instru-

mentatie nodig of een instrument dat al ruimtelijk integreert. De scintillometer is een instrument dat de mate van luchttrillingen, ofwel scintillaties, meet over een padlengte van 0.1 – 10 km. Hieruit kunnen turbulente energietransporten (warmte en waterdamp) worden bepaald.

Met de vele ervaring en creativiteit in de groep lukte het zelfs een Nederlandse fabrikant dit gecompliceerde instrument met succes op de markt te laten brengen.

Thans worden nieuwe types onderzocht

met als doel ook deze te vermarkten in het kader van een recent verworven STW-project.

Maar naast al het wetenschappelijke werk, zullen velen Henk kennen van zijn driemaandelijkse columns. Hier komen de meest uiteenlopende onderwerpen aan bod die met een bijzondere invalshoek worden benaderd. Velen van ons genieten hiervan en we hopen dat Henk hier nog mee mag doorgaan.

Boekrecensie Huug van den Dool: Empirical Methods in Short-Term Climate Prediction; Oxford University Press Onvermijdelijk komt het moment in het leven van een vooraanstaand onderzoeker dat de kennis en wijsheid van een rijk leven moeten worden gebundeld in een Boek. Een lichtpunt voor de nieuwe generatie, opdat zij niet in valkuilen vallen die al vol liggen met eerdere generaties. Dit boek valt in deze categorie, en ik heb het dan ook met veel plezier van kaft tot kaft doorgelezen¹.

Korte termijn klimaatverwachtingen, of lange termijn weersverwachtingen zoals ze vroeger genoemd werden, worden al heel lang gemaakt. Er is heel veel vraag naar uitspraken over de strengheid van de komende winter, zowel uit economisch oogpunt (olieprijzen) als verstrooiing (schaatsen). Zinvolle seizoensverwachtingen maken is een stuk moeilijker dan weersverwachtingen opstellen. Een aardig aspect is dat in deze tak van de meteorologie de grote computermodellen de `ouderwetse’ empirische methoden in veel gebieden nog lang niet ingehaald hebben, en ervaring een grote rol speelt.

In dit opzicht heeft dit boek veel te bieden voor de meteoroloog en klimaatonderzoeker.

Alle methodes die hun sporen verdiend hebben in het opstellen van echte verwachtingen worden behandeld. Het uitgangspunt is telkens erg praktisch, en grote wiskundige stukken zijn naar appendices verbannen. Aan bod komen regressietechnieken en hun varianten, patroon-gebaseerde technieken zoals kanonieke correlatie analyse (CCA), en uiteraard de specialiteit van de auteur, geconstrueerde analogen (CA), plus de huidige hard nodige consolidatietechnieken: het combineren van multi-model uitvoer tot één officiële verwachting. Van alles worden concrete voorbeelden gegeven, en voor verdere studie zijn er veel literatuurverwijzingen. Na lezing van het hele boek kwam ik er pas achter dat het advies in de inleiding niet overbodig is: een forecaster kan het boek het beste van achter naar voren lezen (hoewel

voor een student de gedrukte volgorde logischer is). Hoofdstuk 10 bevat de conclusies, een nuchter overzicht van de stand van zaken in het veld, en een vooruitblik naar mogelijke ontwikkelingen.

Hoofdstuk 9 behandelt de maandelijkse praktijk van echte verwachtingen maken die voor het publiek nuttig zijn, hoofdstuk 8 de daarbij gebruikte voorspelmethodes. De basis voor deze methodes wordt gegeven in de eerdere hoofdstukken over analogen, EOFs en teleconnecties. Krenten in de pap zijn het hoofdstuk over golfvoortplanting en het aantal vrijheidsgraden van de atmosfeer. Dit laatste speelt een cruciale rol in het antwoord op de vraag waarom klimaatmodellen het vaak niet beter doen dan empirische modellen op deze tijdschalen.

Bijna alle voorbeelden zijn aan de praktijk in de Verenigde Staten ontnomen.

Vaak zijn de methodes ook in Europa toepasbaar, maar we zitten hier nu eenmaal met het probleem dat de overheersende stroming na 2 weken nog minder voorspelbaar is dan in Noord-Amerika, waar nog wat El Niño teleconnecties te ontwaren zijn. Anderzijds zijn hier, door de kleinere standaarddeviatie van temperatuur, persistentie en het versterkte broeikaseffect weer belangrijker dan de beperkte aandacht in dit boek zouden doen vermoeden. Of speelt op dit laatste vlak het oude-knarrengehalte van het boek toch weer een rol? ¹ Behalve de literatuurlijst en index, hoewel die een bijzonder waardevol deel van het boek vormen.

GEERT-JAN VAN OLDENBORGH Voor dit boek geldt de boekenactie (zie www.nvbm.nl).

METEOROLOGICA 2 - 2007

33

TELVENT Almos

Telvent Almos biedt sinds 1986 wereldwijd meteorologische oplossingen.

�� ��

Van het brede product portfolio, onder de naam METWORX®, is door Telvent Almos o.a. het volgende geleverd: �� Automated Weather Stations (AWS)-Networks (Nationale meetnetten): Australië (BOM), Nederland (KNMI), Zwitserland (MeteoSwiss), Kuwait, Brunei; �� Automated Weather Observation System (AWOS): Nederland (16 vliegvelden, incl. Schiphol Airport), België (18 vliegvelden, incl. Brussel), Hongarije, Peru, Kosovo, Zambia, Namibië, Spanje; �� Automated Terminal Information Service (ATIS): België (3 vliegvelden, incl. Brussel D-ATIS), Iran (10 vliegvelden), Hongarije, Zuid-Africa (3 vliegvelden), Barbados, Namibië; �� Low Level Windshear Alert System (LLWAS): Taiwan (2 vliegvelden), Kuwait International Airport, Spanje (2 vliegvelden); �� Runway Visual Range (RVR) sensor (Transmissometer): Hungary (Budapest), Kosovo (Prishtina), Kroatië (Zagreb), UK; �� World Area Forecast System (WAFS) -SADIS/ISCS: Korea (Inchon en Kimpo), Hongarije (Budapest), Kosovo (Prishtina), Kroatië (Zagreb);

34

METEOROLOGICA 2 - 2007

Forecaster Workstations: Koninklijke Luchtmacht, Belgische Luchtmacht; Meteorological Switching Systems: Koninklijke Luchtmacht, Belgische Luchtmacht; Italiaanse CAA.

Met het modulaire softwarepakket van Telvent Almos , METCONSOLE®, is het mogelijk alle producten in één systeem te integreren en te presenteren:

Contact gegevens: Telvent Netherlands B.V. Landzichtweg 7, 4105 DP, Culemborg Tel: +31 (0) 345 544 080 Fax: +31 (0) 345 544 099 Internet: www.telvent.com

Gavin Pretor-Pinney: De Wolkengids (The Cloudspotter’s Guide) “Ik ben de dochter van Aarde en Water, En het troetelkind van de hemel: Ik dring door de poriën van oceanen en kusten; Ik verander, maar sterven doe ik niet”

Deze regels vormen het begin van het gedicht The Cloud van Percy Shelley en tevens het begin van het bijzondere boek De Wolkengids van de Engelse auteur en voorzitter van de Cloud Appreciation

Society Gavin Pretor-Pinney. Bij een wolkengids denk je meestal aan de bekende WMO-publicaties met daarin prachtige kleurenfoto’s met een sobere opsomming van waarden voor CL, CM en CH. Deugdelijk instructiemateriaal, dat zeker, maar niet iets dat je voor je plezier leest. Hoe anders is “De Wolkengids”! De auteur neemt de lezer natuurlijk mee door alle wolkengeslachten en geeft objectieve informatie over hun karakteristieken en hun soorten en varianten, maar het aardige van dit boek is dat het daar niet bij blijft. De meest merkwaardige zaken die met wolken te maken hebben worden besproken. Zo neemt de auteur ons in alle vroegte mee naar de vismarkt van Billingsgate in het Londense East End om te zien of de aangeboden makrelen lijken op de cirrucumulus stratiformis undulatus (in Engeland een “mackerel sky” genoemd). Na enig zoeken vindt hij dat de koningsmakreel er nog het dichtste bij komt. En passant ontdekt hij nog dat de huid van een karper veel gelijkenis vertoont met altocumulus stratiformus perlucidus. Misschien hebben we het binnekort wel over een “karperhemel”? Elke wolkensoort heeft wel iets bijzonders. Stratus is de enige wolk die naar beneden komt om ons op het aardoppervlak te vergezellen en schenkt

ons het genoegen om door een wolk te kunnen lopen. Cirrus wordt volgens de Noorse legende in de ‘nevelenzaal’ van het paleis Fensalir gesponnen door de godin Frigga. Stratocumulus was de eerste realistische special-effects-wolkensoort in de geschiedenis van de cinema (in de slotscènes van Steven Spiebergs Close Encounters of the Third Kind).

Cirrostratus veranderde op 28 oktober 312 de loop van de menselijke geschiedenis: de haloverschijnselen in de vorm van een lichtend kruis (labarum) inspireerden Constantijn 1 de Grote om een beslissende veldslag te winnen. Naast de bekende wolken komen ook nog aan bod: lichtende nachtwolken en hun mysterieuze samenstelling, contrails en hun invloed op het klimaat, en niet te vergeten de Morning Glory, waar de auteur de halve wereld voor afreist om daarop te kunnen “surfen” met een zweefvliegtuig.

Kortom, een kostelijk boek: naar boven kijken zal nooit meer hetzelfde zijn.

LEO KROON Auteur(s): Gavin Pretor-Pinney Uitvoering: Paperback, 344 bladzijden ISBN: 90 234 2246 5 Normale prijs: €19.90 Uitgeverij: De Bezige Bij

Nieuwe Producten Revolutie in vochtmeting CaTeC levert sinds kort de eerste monolitische sensor voor relatieve vochtigheid en temperatuur die geschikt is voor applicaties met hoge vochtigheden en chemische verontreiniging. De sensor is er in twee uitvoeringen: verwarmd (applicaties met een hoge vochtigheid) en onverwarmd. De nieuwe nauwkeurige EE32/33 serie van E+E is uitgerust met deze sensor. De serie is ontwikkeld voor een snelle en betrouwbare meting

van relatieve vochtigheid, dauwpunt temperatuur en absolute vochtigheid onder veeleisende condities. De bijgeleverde configuratie software maakt het op een eenvoudige wijze mogelijk de instellingen voor de verwarmde sensor aan te passen en de configuratie van de transmitter te veranderen.

Meer informatie:www.catec.nl

zichtelijk afleesscherm. Meer informatie: www.catec.nl

Ergonomische en robuuste thermo-anemometers van TSI De VelociCheck 9515 en 9525 thermoanemometers zijn de nieuwe instapmodellen van TSI voor het snel, accuraat en eenvoudig meten van windsnelheid en temperatuur. Model 9515 heeft een sensor gemonteerd op een telescopische uithouder met een lengte van 101,6 cm.

Het meetbereik van de 9515 bedraagt voor de luchtsnelheid 0…20 m/s en voor de temperatuur -18…93ºC. Model 9525 heeft een uithouder met een lengte van 79 mm en een meetbereik van respectievelijk 0…10 m/s en -10…60°C. Beide instrumenten hebben een groot en overMETEOROLOGICA 2 - 2007

35

Opmerkelijke publicaties

Hitte en droogte in een broeikasklimaat AARNOUT VAN DELDEN (IMAU) Wat kan er op basis van de recente wetenschappelijke literatuur gezegd worden over de oorzaken van de uitzonderlijk droge en warme aprilmaand in noordwest Europa? De extreme warmte kan een statistische fluctuatie van het Nederlandse klimaat zijn. Records zijn van alle tijden. Echter, het oude temperatuurrecord voor april uit 1794 in De Bilt is niet met enkele tienden °C overschreden, maar met bijna 2°C! Dat is vooral opmerkelijk als bedacht wordt dat de relatief recente maanden juli en september 2006 en januari 2007 ook record warm waren.

Misschien is de zachte winter juist deels de oorzaak van de warmte in april, en is het warme najaar deels de oorzaak van de zachte winter en is de hete zomer deels de oorzaak van het warme najaar. Een soort kettingreactie, dus. De relatief hoge temperatuur van het Noordzeewater in april (ongeveer 4 graden hoger dan de normale waarde) is te wijten aan de zachte winter en zal zeker hebben bijgedragen aan de hoge maandgemiddelde temperatuur in april. De wind in april kwam zelfs rela-

tief vaak van zee. Maar ook hoger in de atmosfeer, bijvoorbeeld op 850 hPa en op 500 hPa, was de temperatuur abnormaal hoog (figuur 1).

Opvallend in april 2007 waren de hoge maximumtemperaturen: in De Bilt gemiddeld 19,7°C, bijna 7°C boven de normaal (3,3 maal de standaardafwijking voor de periode 1901-2006)! Drie effecten verklaren dit verschil: het gebrek aan bewolking en neerslag (landelijk gemiddeld, 280 uur zonneschijn en 0,4 mm neerslag), de uitzonderlijk hoge temperatuur in de hogere luchtlagen (figuur 1) en de uitzonderlijk hoge luchtdruk (vooral in de hogere luchtlagen), waardoor het 850 hPa-niveau en het 500 hPa-niveau gemiddeld, respectivelijk, 90 m en 174 m hoger lagen dan het gemiddelde over de jaren 1973-2006. In april is de intensiteit van de zonnestraling voldoende om bij een onbewolkte hemel en een droog aardoppervlak overdag lokaal een bijna 2 km dikke droogadiabatisch gelaagde grenslaag te bewerkstelligen. De maandgemiddelde hoogte van het 850-hPa niveau in De Bilt in april 2007 was 1530 m. Met een maandgemiddelde 850 hPa-temperatuur in De Bilt van 5,4°C, en dagelijks zonnig weer, verwachten we een maandgemiddelde maximumtemperatuur van 20,7°C. Het verschil met de werkelijk opgetreden gemiddelde maximum temperatuur op 1,5 m hoogte in De Bilt in april 2007 (19,7°C) Figuur 1. Scatterplot van de maandgemiddelde temperatuur in april op, is niet groot.

respectievelijk, 850 hPa en op 500 hPa boven De Bilt voor de jaren 19732007. April 2007 ligt ver buiten de “wolk” van punten die de “normale” staHoge temperaturen tistische verdeling representeert. Zowel op 500 hPa als op 850 hPa was de in de hogere luchtlaafwijking in april 2007, t.o.v. het gemiddelde voor de periode 1973-2006, gen worden meestal ruim drie maal de standaardafwijking voor de periode 1973-2006.

veroorzaakt

36

METEOROLOGICA 2 - 2007

door

de compressie van lucht in samenhang met dalende beweging, geassocieerd met hoge druk. Waarom was deze situatie zo persistent? Was er sprake van een positieve terugkoppeling waarbij de droogte en de hoge temperaturen de grootschalige luchtbeweging in stand hielden en andersom?

Er is in de wetenschappelijke tijdschriften, naar aanleiding van de hete en droge zomer van 2003, veel geschreven over het vaker optreden van droogte- en hittegolven in een versterkt broeikasklimaat.

De aandacht voor dit onderwerp is vooral in Zwitserland groot, waar de zomer van 2003 alle statistische “verwachtingen” overtrof (figuur 2).

Helaas bieden de meeste recent verschenen artikelen over dit onderwerp (zie literatuur) weinig aanknopingspunten voor een beter inzicht in de oorzaken van de extreme warmte en droogte van april 2007. Deze artikelen beschrijven vooral de uitkomsten van numerieke experimenten met een complex klimaatmodel.

Dit levert mooie plaatjes op, maar weinig inzicht.

Figuur 3 (zie achterzijde) toont, bijvoorbeeld, het resultaat van een ensemble van 14 modelsimulaties van het klimaat van de twintigste eeuw, waarbij vooral is gekeken naar hoe goed het model in staat is de droogte van de jaren dertig in Noord Amerika (de zogenaamde “dust bowl”) te reproduceren. De verschillende simulaties verschillen alleen in de atmosferische begintoestand. De zeewatertemperaturen werden voorgeschreven.

Hoewel het ensemblegemiddelde van de neerslaganomalie boven de Great Plains in de jaren dertig redelijk goed overeenkomt met de waarnemingen, wordt er in de jaren zeventig een even grote neerslaganomalie gesimuleerd die niet is opgetreden. De auteurs concluderen dat de inwoners van de Great Plains “geluk” hebben gehad, want de kans op langdurige droogte was “12 uit 14” (met andere woorden, 12 van de 14 leden van het ensemble produceren droogte in de jaren

vochtigheid, waardoor de kans op wolkenvorming klein is, ondanks de statische onstabiliteit.

Overdag is het aardoppervlak en de onderste laag van de atmosfeer in deze omstanFiguur 2. Temperatuuranomalie (op 2 m) gemiddeld in juni, juli en augustus 2003 digheden een t.o.v. het 1961–90 gemiddelde. De anomalie wordt weergegeven d.m.v. kleuren sterke bron (in °C) en d.m.v. contourlijnen (eenheid: standaardafwijking statistiek 1961–90) van infraro(Uit Schär et al, 2004; zie ook http://www.meteoswiss.ch/web/en/climate/worldde straling, wide_climate/spatial_climate_anomalies.html). die vanwege zeventig). Als we wat willen begrijpen de droge atmosfeer relatief gemakkelijk van de rol van de interactie tussen stra- naar de ruimte verdwijnt. Dit kan leiden ling, verdamping en de grootschalige tot een negatieve stralingsbalans aan de circulatie bij het tot stand komen van top van de atmosfeer. Als het aardopperhet extreme aprilweer zijn deze artikelen vlak weinig warmte opslaat, zoals boven weinig behulpzaam. het continent, is het de atmosfeer die warmte verliest. Dit gebeurt bijvoorbeeld Een artikel uit 1975 van Jules Charney boven de Sahara in hartje zomer! Therover de dynamica van droogte en woes- misch evenwicht kan in dit geval worden tijnen biedt mogelijk meer inzicht in het bereikt en gehandhaafd als de lucht daalt probleem (Charney, 1975). Volgens Char- en door compressie adiabatisch opwarmt. ney zit het gezochte positieve terugkop- Dalende lucht gaat gepaard met divergenpelingsmechanisme als volgt in elkaar. tie van massa in de onderste luchtlagen Als het droog is wordt zonne-energie en de vorming van een anticycloon (een die het aardoppervlak bereikt nauwe- hogedrukgebied). Dalende lucht onderlijks gebruikt om water te verdampen en drukt bovendien de bewolking, waardoor daarom bijna geheel omgezet in voel- de droogte in stand blijft. bare warmte. Hierdoor stijgt de temperatuur van het aardoppervlak en de lucht Is dit de essentie van het het mechanisme daarboven en daalt de relatieve lucht- dat in april 2007 het extreem warme, zon-

nige en droge weer zolang in stand hield?

Het kan niet het hele verhaal zijn want dat zou betekenen dat het centrum van het hogedrukgebied altijd boven het continent moet hebben gelegen, terwijl het in werkelijkheid ook dikwijls boven de Noordzee en de Oostzee heeft gelegen.

Andere processen moeten een belangrijke rol hebben gespeeld. Waarschijnlijk heeft de condensatiewarmte die op grote schaal vrijkwam bij “slecht weer” in het Middellandse Zeegebied de stijgbewegingen aldaar versterkt en de compenserende daalbewegingen ten noorden en zuiden vergroot. Een soort “Hadley Circulatie” dus, maar dan op gematigde breedte. Er zijn dus nog genoeg vragen voor verder onderzoek.

Dankbetuiging Dank aan Wim van den Berg (Meteo Consult) en Bart van den Hurk (KNMI/ IMAU) voor behulpzaam commentaar.

Literatuur Charney J.G. 1975: Dynamics of deserts and drought in the Sahel. Quart.J.R.Met.Soc., 101, 193-202.

Meehl G.A. and Tebaldi C. 2004: More intense, more frequent, and longer lasting heat waves in 21st century.

Science, 305, 994-997.

Schär C., Vidale P.L., Luthi D., Frei C., Häberli C., Liniger M.A. and Appenzeller C. 2004: The role of increasing temperature variability in European summer heatwaves.

Nature, 427, 332-336.

Schubert S.D., Suarez M.J., Pegion P.J., Koster R.A. and Bacmeister J.T. 2004: On the causes of the Dust Bowl.

Science, 305, 1855-1859.

Seneviratne S.I., Luthi D., Litschi M. and Schär C. 2006: Land-atmosphere coupling and climate change. Nature, 443, 205-209.

The GLACE Team, 2004: Regions of strong coupling between soil moisture and precipitation. Science, 305, 1138-1140.

NVBM mededelingen Jaarvergadering 2007 Na de opening presenteerde de voorzitter een overzicht van de activiteiten in het afgelopen verenigingsjaar. Eén van die activiteiten betrof de vergeefse zoektocht naar een nieuwe voorzitter en nieuwe bestuursleden. Het item bestuursverkiezing kreeg daardoor een bijzonder karakter. Voor Pieter Luijendijk die vorig jaar al aftrad, werd al snel een opvolger gevonden in de persoon van Rob Groenland. Deze werd vervolgens bij acclamatie door de aanwezige leden benoemd tot bestuurslid. Voor Ronnie Voets, die dit jaar aftreedt en zich niet herkiesbaar heeft gesteld, werd helaas geen opvolger

gevonden. Deze positie blijft daarom voorlopig vacant.

Ook voor Seijo Kruizinga, de voorzitter, werd helaas geen opvolger gevonden.

Seijo gaf aan zich desondanks niet herkiesbaar te willen stellen omdat hij nu al vier jaar postactief is en zo langzamerhand onvoldoende voeling heeft met de praktijk om leiding te kunnen geven aan de vereniging. De post vacant laten is echter geen optie voor de vereniging.

Tijdens de vergadering werden daarom nog enige opties besproken en uiteindelijk werd besloten tot de volgende maatregelen: •Seijo blijft pro-forma voorzitter van de

vereniging en gaat ondersteund door Leo Kroon en Wim v/d Berg door met het zoeken van een voorzitter •Rob Groenland krijgt ondersteuning van Jan Hemink en Robert Mureau voor het organiseren van een symposium Als gevolg van de bestuursproblematiek kon het bestuur geen voorstel doen voor de activiteiten in het komende jaar. Wel werd tijdens dit item mogelijke wijzigingen in de naamstelling en de statuten van de vereniging besproken. Deze wijzigingen hebben als doel de vereniging een meer open karakter te geven waardoor eventueel een groei in ledental kan worden bereikt.

METEOROLOGICA 2 - 2007

37

Hangmeteorologen

column

HENK DE BRUIN

38

METEOROLOGICA 2 - 2007

Elders in dit nummer kunt u lezen dat ik per 31 mei met FPU ben gegaan. Aangezien ik voor mijn gevoel niet ouder ben dan een jaar of 16 heeft dit afscheid iets onwerkelijks. Maar het is heel eng. In één van de bijlagen van een landelijk dagblad stond dit weekend nog een hoofdartikel over het retired husband syndroom en dat belooft niet veel goeds voor mij en mijn vrouw. In Japan blijken de vrouwen het niet aan te kunnen en lopen de meeste huwelijken van gepensioneerden op de klippen. Mij is aangeraden dat het het beste is om jong tussen de oren te blijven. Blijf net als de jeugd vragen stellen! Dus als oefening voor mijn FPU-schap vroeg ik mij af wat FPU nu eigenlijk betekent.

Daar heb je tegenwoordig de Wikipedia voor.

Die geeft een hele rits betekenissen van de afkorting FPU, behalve de FPU waarmee ik nu ben gegaan. Die kan ik nergens vinden. Naast Floating Point Unit staat de afkorting voor het Fermi-Pasta-Ulam probleem. Het betreft wetenschappelijk werk geïnitieerd door Fermi - een beroemd natuurkundige- en het betreft een van de eerste studies naar het gedrag van een eenvoudig lineair fysisch systeem (een trillende snaar), met een kleine niet-lineaire verstoring daaraan toegevoegd. Dit systeem blijkt chaotisch gedrag te kunnen vertonen. F-P-U deden deze studie in de jaren 1950. Het lijkt veel op het latere werk van Lorenz over voorspelbaarheid van het weer. U ziet het stellen van vragen over FPU houdt een mens scherp.

Veel lezen houdt de zaak daarboven nog scherper, zegt men. Derhalve heb alvast het nieuwe IPCC-rapport gedownload ter lezing na 1 juni.

Mijn Floating Point Unit kon het toch niet laten er nu alvast (in mei) wat in te ‘bladeren’ en wat mij opviel is dat er veel in staat, maar één ding niet. De gevolgen van het warmer wordende klimaat op de sociologische samenhang tussen ouderen in West Europa. Deze gedachte kwam bij mij op tijdens het zeer warme weer van eind april begin mei 2007 dat, geheel in overeenstemming met het IPCC-rapport, alle records deed sneuvelen. Door dat warme weer komen steeds meer ouderen buiten en dan neigen zij tot samenscholen. Dat geeft overlast. In 2005 werd in Oude Pekela het verschijnsel het eerst gesignaleerd en het probleem van hangouderen openbaarde zich toen voor het eerst. In Oude Pekela bleken de hangouderen voor overlast te zorgen omdat zij in de boodschappenkarretjes gluurden van supermarktklanten en de aangeschafte waar ongevraagd en duidelijk hoorbaar becommentarieerden. In de gemeenteraad van Almere is de problematiek rondom een hangplek voor ouderen tegenover een McDonald’s besproken. Hangjongeren kan je verdrijven door hoge pieptonen en klassieke muziek,

maar zulke methoden werken niet bij ouderen.

Het IPCC-rapport gaat volledig voorbij aan dit grote sociale probleem, terwijl het toch te verwachten valt dat het aantal hangouderen dramatisch zal toenemen door het broeikaseffect. In sommige gemeenten waar een bepaalde beroepsgroep overheerst geeft dat specifieke problemen. Neem nu een gemeente als De Bilt, waarin ik woon. Hier is het percentage meteorologen erg hoog en ik voorspel bij dezen dat binnen vijf jaar in De Bilt hangmeteorologen voor aanzienlijke overlast zullen gaan zorgen.

Tegen die tijd zitten er kleine PC’s in rollators en ouderenscooters die via UMTS draadloos met internet zijn verbonden, waardoor ouderen onbeperkt over digitale weerinformatie kunnen beschikken. Binnen vijf jaar zullen groepen ge-FPUde of gepensioneerde meteorologen samenscholen die komende en gaande medewerkers van ons nationaal weerinstituut lastig zullen gaan vallen met zelfgemaakte verwachtingen zich daarbij beroepend op de methodes van vroeger. Bij het oude klimaat kon deze groepsvorming niet plaatsvinden omdat dat zorgde voor flinke levensbedreigende blaas- en longontstekingen of kromtrekkende reumatiek door kou en vocht. Dat wordt nu dus anders Bij dit alles moet ik denken aan het liedje van Jacques Brel les Vieux en om mijn FPU-hersenen scherp te houden ben ik vast begonnen aan een vrije vertaling. Hier is een eerste probeersel.

De hangmeteorologen Ze zijn altijd op straat, van ‘s ochtends vroeg tot ’s avonds laat Thuis zijn ze niet gewenst, ze zijn te eigenwijs, maken hun vrouwen kwaad Ze spreken van weleer, die goede ouwe tijd, die winters vol met kou Die fronten met de hand getekend op papier, met potlood rood of blauw Als columnist bent u nog lang niet van mij af, maar beroepshalve neem ik afscheid van u. En afscheid nemen is een beetje sterven, zoals u weet.

Sponsors van de Nederlandse Vereniging van BeroepsMeteorologen zijn:

Postbus 1235, 3330 CE Zwijndrecht, Tel. 078-6101666

S P E C I A L I S TEN IN WEERSTATIONS P.O.BOX 4904, 5604 CC E I N D H O V E N w e b s i t e w w w . e k o p o w e r. n l

Turfschipper 114 2292 JB Wateringen  0174-272330  0174-272340  info@catec.nl

Colofon Redactieadres: Meteorologica Postbus 464 6700 AL Wageningen e-mail: leo.kroon@wur.nl Tel. 0317-482604 Meteorologica (ISSN 0929-1504) verschijnt vier maal per jaar en is een uitgave van de Nederlandse Vereniging van BeroepsMeteorologen (NVBM).

Hoofdredacteur: Leo Kroon Redactieleden: Wim van den Berg, Aarnout van Delden, Henk van Dorp, Robert Mureau, Heleen ter Pelkwijk.

Administratie: Heleen ter Pelkwijk (pelkwijk@knmi.nl) Penningmeester: Kees Blom (blom@knmi.nl) Vormgeving: Rob Stevens Vermenigvuldiging: CopyProfs, Almelo Abonnementen: Alle leden van de NVBM zijn automatisch geabonneerd op Meteorologica.

Ook niet-leden kunnen zich abonneren door 23,- Euro voor vier nummers over te maken op Postbank gironummer 626907 ten name van:

Professionele Meteosystemen

Telvent Netherlands Adres: Landzichtweg 70 4105 DP, Culemborg Postbus 422 4100 AK, Culemborg Nederland Tel: +31 (0) 345 544 080 Fax: +31 (0) 345 544 099 Internet: www.telvent.com

www.catec.nl NVBM-Meteorologica Postbus 464 6700 AL Wageningen onder vermelding van: - Abonnement Meteorologica - Uw adres Abonnementen worden telkens aangegaan voor een heel kalenderjaar; bij tussentijdse betaling worden de reeds verschenen nummers van dat jaar toegestuurd.

Voor abonnees in het buitenland zijn de kosten 29,- Euro per jaar. Ook losse nummers kunnen op deze manier worden besteld (zolang de voorraad strekt) voor 8,- Euro per stuk, onder vermelding van de gewenste jaargang en nummer(s).

Instellingen betalen 52,- Euro voor een abonnement.

Einde abonnement: Afgesloten abonnementen worden stilzwijgend per kalenderjaar verlengd. Stopzetting dient schriftelijk te geschieden voor 15 november van het lopende jaar.

De mededeling omtrent stopzetting kunt U richten aan NVBM-Meteorologica (adres: zie boven).

Lid worden van de NVBM: Het lidmaatschap van de NVBM kost 45,Euro per jaar voor gewone leden en 34,Euro per jaar voor buitengewone leden.

Meer informatie hierover is te vinden op de NVBM website: www.nvbm.nl.

Artikelen uit Meteorologica mogen uitsluitend worden overgenomen na voorafgaande schriftelijke toestemming van de redactie.

Adverteren in Meteorologica is mogelijk.

Advertenties worden geplaatst op 3 formaten: A5, A4 of A3.

Uiterste inleverdata voor advertenties zijn: 1 februari, 1 mei, 15 augustus en 1 november voor respectievelijk nummer 1, 2, 3 en 4.

Tarieven kunt u opvragen bij Leo Kroon Tel. 0317-482604 e-mail: leo.kroon@wur.nl Sponsorschap NVBM: Men kan sponsor worden van de NVBM. Een sponsorschap wordt afgesloten voor minimaal 1 jaar. Een sponsor heeft diverse rechten, o.a.: - Het plaatsen van advertenties in Meteorologica - Plaatsing van het firmalogo in het blad.

- Het bijwonen van congressen e.d. georganiseerd door de NVBM. Voor meer informatie over het sponsorschap kunt u contact opnemen met Leo Kroon (zie boven).

METEOROLOGICA 2 - 2007

Simulaties van de droogte tijdens de â&#x20AC;&#x153;Dust Bowlâ&#x20AC;? (1932-1938). Vijfjarig lopend gemiddelde van de neerslaganomalie in mm/dag gemiddeld over de Great Plains (zie kader in kaartjes). Zwarte lijnen: 14 ensembleleden; groene curve: ensemblegemiddelde; rode curve: waarnemingen. Kaartjes: verdeling van de neerslaganomalie (mm/dag), volgens het ensemblegemiddelde van (links) de simulatie en (rechts) waarnemingen (Uit: Schubert et al, 2004; figuur 3 van rubriek Opmerkelijke publicaties)

Bodemdaling tijdens de laatste ijstijd. Links: ijsvolume; stippellijn: 17000 jaar geleden. Rechts: voor dit tijdstip, van bovenaf: de gemodelleerde ijsdikte (m), massa balans (m ijs/jaar) en deformatie van de ondergrond (m). Stippellijn: geschatte rand van de ijsbedekking uit waarnemingen (figuur 2 van rubriek Promoties)

ASCAT winden geproduceerd op het KNMI (rood) samen met HiRLAM winden (blauw) en EUMETSAT IR gegevens (grijs). De gele pijl en gele punten betreffen scatterometer kwaliteitsvlaggen (figuur 2 uit artikel de Valk e.a.)